Лабораторна робота № 1 (ч.1)

Тема: Вивчення топології та апаратних засобів локальних обчислювальних мереж (ЛОМ).

Ціль роботи: на практичному досвіді ознайомитися з топологією та апаратними засобами локальних обчислювальних мереж (ЛОМ).

Постановка задачі:

Розглянути наступні апаратні засоби та устаткування ЛОМ:

• Види кабелів для мереж ( коаксіальний , неекранована вита пара, волоконно-оптичний кабель);

• Пристрої з'єднання (роз’єми) BNC, RJ -45, настінні та модульні розетки, термінатори;

• Елементи ЛОМ: монтажні короби, патч-панелі , патч-корди , абонентські шнури.

• Варіанти виконання активних концентраторів (комутатори та хаби).

Короткі теоретичні відомості

Вступ

Локальні обчислювальні мережі дозволяють поєднувати комп'ютери, розташовані в обмеженому просторі. Для локальних мереж прокладається спеціалізована кабельна система, і положення можливих точок підключення абонентів обмежено цією кабельною системою. Локальні мережі - LAN (Local-Area Network) - є елементами більше великомасштабних утворень - CAN (Campus-Area Network - кампусна мережа, що поєднує локальні мережі близько розташованих будинків), MAN (Metropolitan-Area Network - мережа міського масштабу), WAN (Wide-Area Network - широкомасштабна мережа), GAN (Global-Area Network - глобальна мережа). Нарешті, «мережею мереж» називають глобальну мережу Інтернет.

Топології мереж.

Ця класифікаційна ознака визначає схеми з'єднання комп'ютерів у мережі.

Лінійна мережа
	Містить тільки два кінцевих вузли, будь-яке число проміжних вузлів і має тільки один шлях між будь-якими двома вузлами.
Кільцева мережа
	Мережа, у якій до кожного вузла приєднані два і тільки два вузли. Кільцева топологія (див. малюнок) забезпечує передачу інформації з кільця тільки в одному напрямку, що зменшує надійність мережі Для підвищення надійності мережі при несправності кабелю вводять додаткове кільце, що приводить до здорожчання мережі.
Зіркоподібна мережа
	Мережа, у якій є тільки один проміжний вузол. У мережі з топологією типу “зірка” всі активні елементи мережі, у тому числі і ПЕОМ, обов'язково повинні бути підключені по виділених каналах зв'язку до деякого центрального вузла. У мережі Ethernet на витій парі роль таких вузлів виконують або відносно дешеві концентратори, або більше продуктивні, але й більше дорогі комутатори. Концентратори, як правило, служать для підключення кінцевих користувачів до мережі.
Загальна шина
	У цьому випадку підключення та обмін даними виробляється через загальний канал зв'язку, що називається загальною шиною.
Деревоподібна (ієрархічна) мережа
	Мережа, що містить більше двох кінцевих вузлів і принаймні два проміжних вузли, та в якій між двома вузлами є тільки один шлях. Ієрархічна топологія утворюється за допомогою декількох топологій типу «загальна шина»: вони поєднуються в дерево з коренем у вигляді ЕОМ, де розміщуються найважливіші компоненти мережі. Ця топологія використовується в складних системах з десятками і сотнями користувачів.

Як середовище передачі сигналів у локальних мережах, як правило, використовуються:

• коаксіальний кабель;

• кабель на основі витої пари;

• волоконно-оптичний кабель.

Коаксіальні кабелі

На початку розвитку локальних мереж коаксіальний кабель, як середовище передачі був найпоширеніший. Він використовувався і використовується переважно в мережах Ethernet і частково ARCnet. Розрізняють “товстий” і “тонкий” кабелі.

“Товстий Ethernet”, як правило, використовується в такий спосіб. Він прокладається по периметру приміщення або будинку, і на його кінцях установлюються 50-омні термінатори. Через свою товщину і твердість кабель не може підключатися безпосередньо до мережної плати. Тому на кабель у потрібних місцях встановлюються “вампіри” — спеціальні пристрої, що проколюють оболонку кабелю в приєднуються до його оплітки і центральної жили. “Вампір” настільки міцно сидить на кабелі, що після установки його неможливо зняти без спеціального інструмента. До “вампіра”, у свою чергу, підключається трансівер — пристрій, що погоджує мережну плату й кабель. І, нарешті, до трансиверу підключається гнучкий кабель з 15-контактними роз’ємом на обох кінцях — другим кінцем він приєднується до роз’єма AUI (attachment unit interface) на мережній платі.

Усі ці складності були виправдані тільки одним — припустима максимальна довжина “товстого” коаксіального кабелю становить 500 метрів. Відповідно одним таким кабелем можна обслужити набагато більшу площу, чим “тонким” кабелем, максимально припустима довжина якого становить, як відомо, 185 метрів. Можна уявити собі, що “товстий” коаксіальний кабель — це розподілений у просторі Ethernet-Концентратор, тільки повністю пасивний і не потребуючий живлення. Інших переваг у нього немає.

”Тонкий Ethernet” розповсюджений значно ширше. Принцип використання в нього той же, але завдяки гнучкості кабелю він може приєднуватися безпосередньо до мережної плати. Для підключення кабелю використовуються роз’єм BNC (bayonet nut connector), що встановлюється прямо на кабель, і T-конектори, що служать для відводу сигналу від кабелю в мережну плату. Роз’єми типу BNC бувають обтиснуті і розбірні.

т-коннектор

Кабелі на основі витій парі

Виті пари (UTP/STP, unshielded/shielded twisted pair) у цей час є найпоширенішим середовищем передачі сигналів у локальних мережах. Кабелі UTP/STP використовуються в мережах Ethernet, Token Ring і ARCnet. Вони відрізняються по категоріях (залежно від смуги пропускання) і типу провідників (гнучкі або одножильні). У кабелі 5-ї категорії, як правило, перебуває вісім провідників, перевитих попарно (тобто чотири пари).

Кабель UTP

Структурована кабельна система, побудована на основі витої пари 5-ї категорії, має дуже більшу гнучкість у використанні. Її ідея полягає в наступному.

На кожне робоче місце встановлюється не менш двох (рекомендується три) чотирьохпарних розетки RJ-45. Кожна з них окремим кабелем 5-ї категорії з'єднується із кросом або патч-панеллю, що встановлена в спеціальному приміщенні, — серверній. У це приміщення заводяться кабелі із всіх робочих місць, а також міські телефонні вводи, виділені лінії для підключення до глобальних мереж і т.п. У приміщенні, природно, монтуються сервери, а також офісна АТС, системи сигналізації та інше комунікаційне встаткування.

Завдяки тому що кабелі із всіх робочих місць зведені на загальну панель, будь-яку розетку можна використовувати як для підключення робочого місця до ЛОМ, так і для телефонії або взагалі чого завгодно. Допустимо, дві розетки на робочому місці були підключені до комп'ютера й принтера, а третя — до телефонної станції. У процесі роботи з'явилася необхідність забрати принтер з робочого місця і встановити замість нього другий телефон - патч-корд відповідної розетки відключається від концентратора і перемикається на телефонний крос, що займе в адміністратора мережі декількох хвилин.

Розетка на 2 порти

Патч-панель, або панель з'єднань, являє собою групу розеток RJ-45, змонтованих на пластині шириною 19 дюймів. Це стандартний розмір для універсальних комунікаційних шаф — реків (rack), у яких встановлюється устаткування (концентратори, сервери, джерела безперебійного живлення й т.п.). На звороті панелі змонтовані з'єднувачі, у які монтуються кабелі.

Патч-панель

Як правило, застосовуються наступні види роз’ємів:

• S110 — загальна назва роз’ємів для підключення кабелю до універсального кросу “110” або комутації між вводами на кросі;

• RJ-11 і RJ-12 — роз’єми. Перші звичайно застосовуються в телефонії загального призначення — ви можете зустріти такий роз’єм на шнурах телефонних апаратів. Другий звичайно використовується в телефонних апаратах, призначених для роботи з офісними міні-АТС, а також для підключення кабелю до мережних плат ARCnet;

• RJ-45 - восьмиконтактний роз’єм, що використовується звичайно для підключення кабелю до мережних плат Ethernet або для комутації на панелі з'єднань.

Роз’єм RJ-45

Залежно від того, що із чим потрібно комутирувати, застосовуються різні патч-корди, що називаються : “45-45” (з кожної сторони по роз’єму RJ-45), “110-45” (з однієї сторони S110, з іншого боку - RJ-45) або “110-110”.

Для монтажу роз’ємів RJ-11, RJ-12 і RJ-45 використовуються спеціальні обтискні прилади, що різняться між собою кількістю ножів (6 або 8) і розмірами гнізда для фіксації роз’єму. Як приклад розглянемо монтаж кабелю 5-ї категорії на роз’ємі RJ-45.

1. Акуратно обріжте кінець кабелю. Торець кабелю повинен бути рівним.

2. Використовуючи спеціальний інструмент, зніміть із кабелю зовнішню ізоляцію на довжину приблизно 30 мм і обріжте нитку, вмонтовану в кабель (нитка призначена для зручності зняття ізоляції з кабелю на більшу довжину). Будь-які ушкодження (надрізи) ізоляції провідників абсолютно неприпустимі — саме тому бажано використовувати спеціальний інструмент, лезо різака якого виступає рівно на товщину зовнішньої ізоляції.

3. Акуратно розведіть, розплетіть і вирівняйте провідники. Вирівняйте їх в один ряд, при цьому дотримуючи колірного маркування. Існує два найпоширеніші стандарти по розводці кольорів по парах: T568A ( рекомендовано компанією Siemon) і T568B (рекомендовано компанією AT&T і фактично найбільш часто застосовується).

На роз’ємі RJ-45 кольорові провідників розташовуються так:

Провідники повинні розташовуватися строго в один ряд, без нахлестів один на одного. Утримуючи їхньою одною рукою, інший рівно обріжте провідники так, щоб вони виступали над зовнішньою обмоткою на 8-10 мм.

4. Тримаючи роз’єм защілкою вниз, вставте в нього кабель. Кожний провідник повинен потрапити на своє місце в роз’ємі і упертися в обмежувач. Перш ніж обжимати роз’ємі, переконайтеся, що ви не помилилися в розведенні провідників. При неправильному розведенні крім відсутності відповідності номерам контактів на кінцях кабелю, можлива  поява “розбитих пар” (splitted pairs).

5. Вставте роз’єм в гніздо на обтискному пристосуванні і обіжміть його до упору-обмежника на обтискному приладі. У результаті фіксатор на роз’ємі встане на своє місце, утримуючи кабель у роз’ємі нерухливим. Контактні ножі роз’єму врізаються кожний у свій провідник, забезпечуючи надійний контакт.

Аналогічним образом можна здійснити монтаж роз’ємів RJ-11 і RJ-12, використовуючи відповідний інструмент.

Волоконно-оптичний кабель

Волоконно-оптичні кабелі (оптоволокно) — найбільш перспективне середовище, що забезпечує найбільшу швидкодію, поширення сигналів для локальних мереж і телефонії. У локальних мережах волоконно-оптичні кабелі використовуються для роботи із протоколами ATM і FDDI.

Оптоволокно, як зрозуміло з його назви, передає сигнали за допомогою імпульсів світлового випромінювання. Як джерела світла використовуються напівпровідникові лазери, а також світлодіоди. Оптоволокно підрозділяється на одно- та багатомодове.

Одномодове волокно дуже тонке, його діаметр становить порядку 10 мікронів. Завдяки цьому світловий імпульс, проходячи по волокну, рідше відбивається від його внутрішньої поверхні, що забезпечує менше загасання. Відповідно одномодове волокно забезпечує більшу дальність передачі без застосування повторювачів. Теоретична пропускна здатність одномодового волокна становить 10 Гбіт/с. Його основні недоліки — висока вартість і висока складність монтажу. Одномодовое волокно застосовується в основному в телефонії.

Багатомодове волокно має більший діаметр — 50 або 62,5 мікрона. Цей тип оптоволокна найчастіше застосовується в комп'ютерних мережах. Більше загасання в багатомодовому волокні пояснюється більше високою дисперсією світла в ньому, через яку його пропускна здатність істотно нижче — теоретично вона становить 2,5 Гбіт/с.

Для з'єднання оптичного кабелю з активним устаткуванням застосовуються спеціальні роз’єми. Найпоширенішим є роз’єми типу SC і ST.

Монтаж з'єднувачів на оптоволоконний кабель — дуже відповідальна операція, що вимагає досвіду й спеціального навчання.

Порівняльні характеристики фізичних середовищ

Середовище	Переваги	Недоліки
Виті пари	Низька вартість, розгортання не представляє складностей	Недостатня безпека, сприйнятливість до шуму
Коаксіальний кабель	Відносно висока швидкість передачі даних на короткі відстані	Недостатня безпека, значна сприйнятливість до шуму
Волоконно-Оптичний кабель	Висока швидкість передачі на довгі відстані голосової, цифрової і відеоінформації	Висока вартість, складності при розгортанні

Структурована кабельна система (СКС) - це універсальна кабельна система будинку, групи будинків, призначена для використання досить тривалий період часу без реструктуризації.

Універсальність СКС має на увазі використання її для різних систем:

• комп'ютерна мережа;

• телефонна мережа;

• охоронна система;

• пожежна сигналізація.

Така кабельна система незалежна від кінцевого устаткування, що дозволяє створити гнучку комунікаційну інфраструктуру підприємства.

Структурована кабельна система - це сукупність пасивного комунікаційного устаткування:

Кабель - цей компонент використовується як середовище передачі даних СКС. Кабель розрізняють на екранований і неекранований.

Розетки - цей компонент використовують як точки входу в кабельну мережу будинку.

Комутаційні панелі - використовуються для адміністрування кабельних систем у комутаційних центрах поверхів і будинку в цілому.

Комутаційні шнури - використовуються для підключення офісного устаткування в кабельну мережу будинку, організації структури кабельної системи в центрах комутації.

Принцип побудови СКС

СКС - охоплює весь простір будинку, з'єднує всі точки засобів передачі інформації, такі як комп'ютери, телефони, датчики пожежної і охоронної сигнализації, системи відеоспостереження і контролю доступу. Всі ці засоби забезпечуються індивідуальною точкою входу в загальну систему будинку. Лінії, окремі для кожної інформаційної розетки, зв'язують точки входу із комутаційним центром поверху, створюючи горизонтальну кабельну підсистему. Всі поверхові комутаційні вузли спеціальними магістралями поєднуються в комутаційному центрі будинку. Сюди ж підводять зовнішні кабельні магістралі для підключення будинку до глобальних інформаційних ресурсів, таким як телефонія, інтернет і т.п. Така топологія дозволяє надійно управляти всією системою будинку, забезпечує гнучкість і простоту системи.

	- Оргтехніка- комп'ютер, телефон, факс і інше периферійне устаткування		- Інформаційна розетка- служити точкою входу в кабельну мережу будинку
	- Датчик пожежної сигналізації- використовує СКС як середовище передачі даних пожежної телеметрії безпеки будинку		- Датчик охоронної сигнализації- використовує СКС як середовище передачі даних телеметрії безпеки будинку
	- Система відео-спостереження- використовує СКС як середовище передачі відеосигналу		- Кабельна проводка-прокладається по заставних каналах усередині стін, по декоративних кабельних коробах всередині приміщень, по лотках за фальш-стелями або під фальш-підлогами
	-Комутаційний шнур- використовується для перенапрямку кабельних ліній у центрі комутації й для підключення устаткування до інформаційних розеток		- Комутаційна панель- поєднує входи кабельних ліній, і використовується для адміністрування кабельної системи в центрі комутації
	- Комутаційний вузол- призначений для монтажу і використання комутаційного устаткування кабельної системи, для централізації зовнішніх і внутрішніх кабельних входів, для з'єднання кабельної системи з активним мережним устаткуванням

Складові частини СКС на плані поверху:

1 - Робоче місце, робоча зона

2- Горизонтальна кабельна проводка

3 - Комутаційний вузол поверху

4 - Вертикальна кабельна проводка

5 - Службові технічні засоби

Робоче місце - область, де встановлені технічні засоби користувача, підключені до кабельної мережі будинки. Робоче місце оснащується не менш чим двома інформаційними розетками, тому що типове офісне робоче місце містить як мінімум комп'ютер користувача і його телефон. Для їхнього підключення до СКС використовуються розетки зі стандартизованим роз’ємами RJ-45 і комутаційні шнури довжиною від 1 до 5 метрів.

Горизонтальна кабельна проводка - кабельні лінії, що з'єднують робоче місце з комутаційним вузлом поверху. Горизонтальна кабельна проводка, на основі мідних провідників, використовує чотирьохпарний одножильний кабель у різному виконанні. У звичайних умовах застосовуються неекранований, а при підвищених вимогах до електромагнітного випромінювання, сумісності або конфіденційності - екранований кабель.

Комутаційний вузол поверху - область, у якій сходяться лінії горизонтальної кабельної проводки, розміщається комутаційне устаткування і здійснюється адміністрування кабельної системи поверху. Під адмініструванням розуміється внесення змін і доповнень в існуючі конфігурації. Основою таких центрів є патч і крос-панелі. Для простоти монтажу і зручності роботи, комутаційне устаткування розміщають у спеціальних шафах і стійках, до яких підводять всі кабельні лінії. Шафи також виконують функцію обмеження доступу до комутаційного встаткування.

Вертикальна кабельна проводка - кабельні лінії, що з'єднують комутаційний вузол поверху з комутаційним центром будинку.

Магістральна підсистема - підсистема комплексу будинків, що може складатися з мідного і/або волоконно-оптичного типів кабелю, і яка поєднує кабельні системи будинків.