Створення пристрою тестування локальної обчислювальної мережі

Кабели для наружной прокладки  обязательно имеют влагостойкую оболочку из полиэтилена, которая наносится (как правило) вторым слоем поверх обычной, поливинилхлоридной. Кроме  этого, возможно заполнение пустот в  кабеле водоотталкивающим гелем  и бронирование с помощью гофрированной  ленты или стальной проволоки.

 

 

 

 

4. Категории кабеля

 

Существует несколько категорий  кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 (правильно category или категория, сокращение «CAT», «Cat» следует писать с точкой — «Cat.», потому как категория и кошка — разные вещи) 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 неэкранированной 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 (перевод американского ANSI/TIA/EIA-568B) и ГОСТ Р 53245-2008 (перевод одного из руководств производителя).

• CAT1 (полоса частот 0,1 МГц) — телефонный кабель, всего одна пара (в Украине применяется кабель и вообще без скруток — «лапша» — у нее характеристики не хуже, но больше влияние помех). В США использовался ранее, только в «скрученном» виде. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.
• CAT2 (полоса частот 1 МГц) — старый тип кабеля, 2 пары проводников, поддерживал передачу данных на скоростях до 4Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.
• CAT3 (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. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3.
• CAT4 (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.
• CAT5 (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.
• CAT5e (полоса частот 125 МГц) — 4-парный кабель, усовершенствованная категория 5. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Иногда встречается двух парный кабель категории 5e. Кабель обеспечивает скорость передач данных до 100 Мбит/с. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.
• CAT6 (полоса частот 250 МГц) — применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 1000 Мбит/с и до 10 гигабит на расстояние до 50 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.
• CAT6a (полоса частот 500 МГц) — применяется в сетях Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с и планируется использовать его для приложений, работающих на скорости до 40 Гбит/с. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года.
• CAT7 (полоса частот 600—700 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. Седьмая категория, строго говоря, не UTP, а S/FTP.
• CAT7a (полоса частот 1000 МГц) - разработана для передачи данных на скоростях до 40 Гбит/с.

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. Причиной проблем с передачей данных может быть не только некачественный кабель, но также наличие «скруток» в кабеле и использование розеток более низкой категории, чем кабель.

 

5. Стандарты обжима кабеля

 

Существует два варианта обжима разъёма на кабеле:

• для создания прямого кабеля — для соединения порта сетевой карты с коммутатором или концентратором,
• для создания перекрёстного  кабеля, имеющего инвертированную разводку контактов разъёма для соединения напрямую двух сетевых плат, установленных в компьютеры, а также для соединения некоторых старых моделей концентраторов или коммутаторов (uplink-порт).

Обжимается разъём RJ-45.

 

Рис. 2.1 - Прямой кабель (стандарт EIA/TIA-568A)

 

 

Рис. 2.2 - Прямой кабель (стандарт EIA/TIA-568B)

Перекрёстный  кабель

Используется для соединения однотипного оборудования (например, компьютер-компьютер). Однако некоторые  сетевые карты способны автоматически  определить метод обжима кабеля и  подстроиться под него.

 
Рис. 2.3 – перекрестный кабель

 

6. Обжим кабеля

 

Рабочая часть «обжимки»: для восьми, шести контактных разъёмов и регулируемый резак, позволяющий снять внешнюю изоляцию, без повреждения проводов пар, (рис. 2.4).

Рис. 2.4 – инструмент для обжимки кабеля

 

Пара 1-2 (TDP-TDN) всегда требуется для  передачи от порта MDI к порту MDI-X, пара 3-6 (RDP-RDN) — для приёма портом MDI от порта MDI-X; пары 4-5 и 7-8 применяются в зависимости от потребности (например, при использовании кабеля категории 3 в спецификации 100Base-T4) и обычно двунаправленные. При соединении EIA/TIA-568B, AT&T 258A, нужен кабель MDI с внешним кроссированием, «прямой» кабель для подключения компьютер на хаб/свитч используется следующая схема:

1: Бело-оранжевый 2: Оранжевый 3: Бело-зелёный 4: Синий 5: Бело-синий  6: Зелёный 7: Бело-коричневый 8: Коричневый 

Старые цвета витой пары:

1: синий 2: оранжевый 3: черный 4: красный  5: зеленый 6: желтый 7: коричневый 8: серый

По этой схеме обжимаются разъёмы  с обеих сторон.

При соединении EIA/TIA-568A используется следующая схема (а также если нужен кабель MDI-X с внутренним кроссированием, «crossover» кабель для соединения, например, «компьютер-компьютер» с другой от EIA/TIA-568B стороны):

1: Бело-зелёный 2: Зелёный 3: Бело-оранжевый  4: Синий 5: Бело-синий 6: Оранжевый  7: Бело-коричневый 8: Коричневый

При обоих таких вариантах скорость в сети будет до 100 Мбит.

Для гигабитной сети вторую сторону  надо обжимать так:

1: Бело-зелёный 2: Зелёный 3: Бело-оранжевый  4: Бело-коричневый 5: Коричневый 6: Оранжевый  7: Синий 8: Бело-синий

Использование кабеля, обжатого не по стандарту, может привести (в зависимости  от длины кабеля) к тому, что кабель не будет работать совсем или будет  очень большой процент потерь передаваемых пакетов.

Для проверки правильности обжатия  кабеля, помимо визуального контроля, используют специальные устройства — кабельные тестеры. Такое устройство состоит из передатчика и приёмника. Передатчик поочерёдно подаёт сигнал на каждую из восьми жил кабеля, дублируя эту передачу зажиганием одного из восьми светодиодов, а на приёмнике, подсоединённому к другому концу линии, соответственно загорается один из восьми светодиодов. Если на передаче и на приёме светодиоды загораются подряд, значит, кабель обжат без ошибки. Более дорогие модели кабельных тестеров могут иметь встроенное переговорное устройство, индикатор обрыва с указанием расстояния до обрыва и пр.

Данные схемы обжимки подходят как для 100-мегабитного соединения, так и для гигабитного. При использовании 100-мегабитного соединения используются только 2 из 4 пар, а именно оранжевая и зелёная пары. Синяя и коричневая пары в таком случае могут быть использованы для подключения второго компьютера по тому же кабелю. Каждый конец кабеля раздваивают на два по две пары, и получают как бы два кабеля, но под одной изоляцией. Однако данная схема подключения может снизить скорость и качество передачи информации. При использовании гигабитного соединения используются 4 пары проводников.

Также существуют ограничения на выбор  схемы перекрёстного соединения жил, накладываемые стандартом Power over Ethernet (POE), Power over Ethernet стандартизирован по стандарту IEEE 802.3af-2003. При прямом соединении жил в кабеле («один к одному»), данный стандарт будет работать автоматически.

 

7. Приборы для проверки кабеля

 

Кабельный тестер, тестер витой пары — устройство, обычно состоящее из двух частей, проверяющее состояние кабеля или кабельной линии. Некоторые приборы позволяют проводить измерения характеристик кабеля или кабельной линии. На данный момент существует три класса приборов: для базовой проверки кабеля, для квалификации кабельной системы, для сертификации кабельной системы.

Многофункциональные приборы  сочетают наиболее часто используемые на практике функции кабельных сканеров с рядом новых возможностей тестирования:

• Сканирование кабеля

Функция позволяет измерять длину кабеля, расстояние до самого серьезного дефекта и распределение  импеданса по длине кабеля. При  проверке неэкранированной витой пары могут быть выявлены следующие ошибки: расщепленная пара, обрывы, короткое замыкание и другие виды нарушения соединения.

Для сетей Ethernet на коаксиальном кабеле эти проверки могут быть осуществлены на работающей сети.

• Функция определения распределения кабельных жил.

Осуществляет проверку правильности подсоединения жил, наличие промежуточных  разрывов и перемычек на витых  парах. На дисплей выводится перечень связанных между собой контактных групп.

• Функция определения карты кабелей

Используется для составления  карты основных кабелей и кабелей, ответвляющихся от центрального помещения.

• Автоматическая проверка кабеля

В зависимости от конфигурации, возможно, определить длину, импеданс, схему подключения жил, затухание  и параметр NEXT на частоте до 100 МГц.

Автоматическая проверка выполняется для:

а)коаксиальных кабелей;

      б)экранированной витой пары с импедансом 150 Ом;

      в)неэкранированной витой пары с сопротивлением 100 Ом.

• Целостность цепи при проверке постоянным током

Эта функция используется при проверке коаксиальных кабелей  для верификации правильности используемых терминаторов и их установки.

• Определение номинальной скорости распространения

Функция вычисляет номинальную  скорость распространения (Nominal Velocity of Propagation, NVP) по кабелю известной длины и дополнительно сохраняет полученные результаты в файле для определяемого пользователем типа кабеля (User Defined cable type) или стандартного кабеля.

Комплексная автоматическая проверка пары «сетевой адаптер-концентратор»

Этот комплексный тест позволяет последовательно подключить прибор между конечным узлом сети и концентратором. Тест дает возможность  автоматически определить местонахождение  источника неисправности - кабель, концентратор, сетевой адаптер или программное  обеспечение станции.

• Автоматическая проверка сетевых адаптеров

Проверяет правильность функционирования вновь установленных или «подозрительных» сетевых адаптеров. Для сетей  Ethernet по итогам проверки сообщаются: МАС - адрес, уровень напряжения сигналов (а также присутствие и полярность импульсов Link Test для 10BASE-T). Если сигнал не обнаружен на сетевом адаптере, то тест автоматически сканирует соединительный разъем и кабель для их диагностики.

- по типу кабеля

Тестер для витой пары, коаксиального кабеля и телефонных кабелей. Обычно такие устройства делаются достаточно универсальными и позволяют проверять различные типы кабелей электрической связи.

Тестер для оптических кабелей

Наиболее важные параметры, измеряемые при тестировании кабеля следующие — длина, схема разводки проводников, затухание, перекрестные наводки на ближнем конце кабеля (NEXT), сопротивление по шлейфу по постоянному току (для медных) и возвратные потери (Return loss).

По сути, кабельный тестер этого  типа показывает только минимальное  соответствие характеристик канала связи заложенным в него требованиям. Этот тип кабельного тестера служит для повышения эффективности  монтажа проводки и оперативного обнаружения неисправностей.

• Простейшие тестеры со светодиодной индикацией. Их функциональные возможности оставляют желать лучшего, например, они не в состоянии измерить расстояние до неисправности или выявить такую ошибку как расщепленные пары («распарка» в жаргоне телефонистов). Основная задача тестеров данного типа — проверить правильность соединения проводников и определить наличие каких-либо механических повреждений — обрывы и/или замыкания. Для оптических линий связи такие тестеры обычно не выпускаются.
• Тестеры с расширенными возможностями имеют встроенные генераторы тонального сигнала и могут выявлять расщеплённые пары.
• Типичный современный тестер с ЖК-дисплеем (например, Microscanner) имеет возможность выявить все ошибки в схеме разводки (включая расщеплённые пары), определить длину кабеля, расстояние как до обрыва, так и до замыкания контактов и, кроме этого, определить тип розетки на стене (телефонная или сетевая).