Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
СТРУКТУРОВАНІ КАБЕЛЬНІ СИСТЕМИ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра захисту інформації
Інформація про роботу
Рік:
2011
Тип роботи:
Звіт
Предмет:
Комп'ютерні мережі
Група:
ЗІ-31
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ НАУКИ МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
ІКТА
кафедра захисту інформації
Звіт
ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ № 3
з курсу:
“ Комп`ютерні мережі“
на тему:
“ СТРУКТУРОВАНІ КАБЕЛЬНІ СИСТЕМИ”
Львів-2011
Мета роботи – ознайомитись з принципами побудови структурованих кабельних систем (СКС), стандартами, які визначають всі вимоги для їх побудови та набути практичні навики при проектуванні СКС.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Основні стандарти, на основі яких будуються СКС
Стандарти окабелювання: відіграють суттєве значення для кабельних систем- забезпечення структури кабельної системи, незалежної від застосувань; наявність попереднього окабелювання будинку, коли вимоги застосувань ще невідомі; встановлення мінімальних вимог до виконання і стандартних інтерфейсів для підтримки поточних і майбутніх продуктів.
EIA/TIA-568 (“Телекомунікаційний стандарт для будівель комерційного призначення”). Стандарт визначає мінімальні вимоги щодо телекомунікаційного монтажу всередині будинків включно з телекомунікаційними входами і між будинками в кампусі. Він визначає систему монтажу з рекомендованою топологією і рекомендованими відстанями. Він окреслює середовища за параметрами, які визначають властивості та особливості з’єднувачів та призначення їх контактів для забезпечення здатності до взаємних з’єднань.
Бюлетень Технічних Систем TSB-36 передбачає технічні умови для кабелів UTP вищих категорій (Cat 4, Cat 5) .
TSB-40 передбачає кросове обладнання для UTP-кабелів вищих категорій.
SB-40A забезпечує використання UTP-патчкордів, і, пояснює вимоги до випробування модульних гнізд UTP.
EIA/TIA-568A (“Телекомунікаційний стандарт для будівель комерційного призначення”). Цей стандарт вважається основним при проектуванні і побудові СКС і він включає або удосконалює технічні вимоги EIA/TIA TSB 36, TIA/EIA TSB 40 і TIA/EIA TSB 40A щодо додаткових специфікацій для UTP категрій 3, 4, 5 і сумісного з ними з’єднувального обладнання. Кабелі та з’єднувальне обладнання для категорій 1 і 2 не є частиною цього стандарту. Цей стандарт включає і вдосконалює технічний вміст чернетки TSB 53, який охоплює додаткові специфікації для кабелів STP з характеристичним опором 150 Ом і для відповідних з’єднувачів. Цей документ має першість перед технічним змістом TSB 36, TSB 40, TSB 40A і TSB 53. Включена нова специфікація для 62.5/125 мкм оптичного волокна і одномодових оптичних кабелів, з’єднувачів і кабельної практики. TSB 36, 40. 40A і 53 всі замінені цим документом, оскільки він містить додаткові специфікації і методи тестування, важливі для користувачів, виготовлювачів і тестування.
ANSI/TIA/EIA 569 (“Стандарт для телекомунікаційних магістралей і приміщень у будівлях комерційного призначення”),
ANSI/TIA/EIA 606 (“Стандарт адміністрування телекомунікаційною інфраструктурою в будинках комерційного призначення”),
ANSI/TIA/EIA 607 (“Вимоги до заземлення і під’єднання до нього для телекомунікацій в будівлях комерційного призначення”),
TIA TSB-67 (“Специфікація характеристик передачі для польового тестування кабельних систем типу неекранованої скрученої пари”).
Розглянемо основні положення стандарту EIA/TIA-568A. Він описує телекомунікаційні кабельні системи для застосувань у будинках та групах близько розташованих будинків (кампусах) на площах до 1 млн. кв. м і при кількості користувачів до 50000. Основні риси цього стандарту полягають у тому, що він описує: передавальні середовища, які одинаково підводяться до всіх робочих станцій незалежно від застосувань; ієрархічну зіркоподібну топологію; специфікації експлуатаційних характеристик компонент; обмеження на відстані при проектуванні систем і вимоги до кабелів для горизонтального і магістрального окабелювання.
EIA/TIA-568A встановлює: мінімальні вимоги до телекомунікаційного окабелювання всередині офісного оточення; рекомендовані топологію та відстані; параметри середовищ з визначеними характеристиками; призначення провідників та контактів для забезпечення можливостей взаємного з’єднання.
Стандартом EIA/TIA-568A визначаються вимоги та параметри для шести складових СКС, а також специфікації кабелів та роз’ємів, які будуть розглянуті в наступних параграфах.
Основні фізичні компоненти СКС
Сучасні СКС є вельми складним комплексом, до складу якого входить всіляке активне і пасивне обладнання.
В СКС можуть використовуватися кабелі декількох типів:
коаксіальний;
вита пара (екранована і неекранована);
оптоволоконний (Fiber Optic Cable) (FOC).
Коаксіальний кабель майже зовсім витіснений з локальних мереж витою парою. Проте він може використовуватися для прийому телесигналів або, скажімо, для доступу до Internet.
Таблиця 1. Типи кабелів і максимальні відстані в магістралі
Тип кабеля
Максимальна відстань
Призначення
100 Ом UTP (24 або 22 AWG)
800 м
Голос (телефонія)
100 Ом UTP (24 або 22 AWG)
90 м
Дані
150 Ом STP
90 м
Дані
Багатомодовий оптичний кабель 62.5/125 мкм
2000 м
Дані
Одномодовий оптичний кабель 8.3/125 мкм
3000 м
Дані
Примітка: Максимальні довжини магістральних кабелів залежать від застосування. Відстань 90 м для STP вживається для застосувань із спектральною шириною смуги від 20 Мгц до 300 Мгц. Відстань 90 м для UTP вживається для спектральної ширини смуги 5 Мгц - 16 Мгц для категорії 3, 10 Мгц- 20 Мгц для категорії 4 і 20 Мгц - 100 Мгц для категорії 5.
В STP-кабеля сам кабель і кожна пара вміщені в захисний екран. Кабель STP 1, що використовується в мережах IBM Token Ring, характеризується смугою пропускання 300 MHz, цілком достатньою для підтримки сучасних прикладних задач. Основними його недоліками є висока вартість, складність прокладки, заземлення і з'єднання з кросовим обладнанням. Сьогодні, правда, існує "полегшений варіант" STP – вита пара з захисною оболонкою з фольги (Screened Twisted Pair (ScTP), або Foil Twisted Pair (FTP)). Вона більш завадостійка і забезпечує смугу пропускання 300 MHz.
UTP-кабель містить чотири виті пари. Кабель категорії 1 і 2 взагалі не придатний для цифрових технологій передачі даних. Категорії 3 і 4 підтримують дуже низьку для сучасних додатків частоту, а по вартості практично не відрізняються від UTP 5, смуга пропускання якого становить 100 MHz.
Кабель UTP 5 виявився вельми вдалим продуктом і дозволив без проблем перейти на технологію Fast Ethernet. У зв'язку з симплексним характером обміну даними (одна пара - для прийому і одна - для передачі) для нього сертифікувалися тільки два параметри. Це погонне затухання (Attenuation) і перешкоди на ближньому (відносно передавача) кінці лінії (Near-End CrossTalk) (NEXT), що викликаються високим рівнем вихідного сигналу по відношенню до вхідного Ситуація радикально змінилася з появою стандарту 802.3 ab (1000Base-T), або Gigabit Ethernet по мідному кабелю. В гігабітовій технології істотним виявляється вплив передавача на приймач на дальньому відносно передавача кінці лінії - Far-End CrossTalk (FEXT). Це є наслідком багатопарної двонаправленої передачі. Ще один ефект, що виявляється при одночасній передачі по декількох парах, зумовлений неоднаковим часом поширення сигналу від передавача до приймача по різних парах. Він називається перекосом затримки (delay skew) і може вплинути істотним чином на правильність збору даних.
Отже, особливості технології 1000Base-T передбачають, що чотирипарна проводка UTP 5, крім стандартних для цього типу кабеля характеристик, повинна задовольняти вимогам до ряду інших електричних параметрів, вплив яких стає істотним при двонаправленій багатопарній передачі. Це спричиняє необхідність випробування проводки, що є, перед здійсненням переходу на стандарт 1000Base-T. При розгортанні гігабітної мережі на заново встановлюваній проводці Gigabit Ethernet Alliance рекомендує використати UTP 5e (Class D) (enhanced), яка виготовляється у відповідності з вимогами стандарту 1000Base-T.
Оптоволоконний кабель виробляється двох основних типів: одномодовий і багатомодовий. Діаметр серцевини одномодового волокна становить 8,5 мкм, а відбиваючої оболонки - 125 мкм. По такому кабелю може розповсюджуватися без істотного затухання світлова хвиля дуже вузького діапазону частот (одна мода). При використанні лазерних передавачів відстань між вузлами досягає 50 км. Діаметр серцевини багатомодового волокна - 50 або 62,5 мкм. По такому кабелю можуть передаватися світлові хвилі декількох частот (мод). Максимальна відстань між вузлами досягає 2 км. Інформаційна місткість оптоволоконних каналів дуже висока, однак їх широкому поширенню перешкоджає трудомісткість монтажу, а також висока вартість самого кабеля і мережевих пристроїв.
1.3.2. Кросове обладнання
Кросове обладнання є центральним компонентом СКС з точки зору топології, саме до нього сходяться всі канали. Воно забезпечує комутацію проводки з портами активного мережевого обладнання (концентраторів, комутаторів, тощо). Добре спроектована кросова система дозволяє підключити практично будь-який вузол до потрібного сегменту або підмережі без його фізичного перенесення, або виконання додаткових робіт по прокладці кабеля і, навпаки, встановити робочу станцію в будь-якому місці, залишаючи її в тому ж фізичному сегменті.
Комутація портів може виконуватися механічно (вручну) або електронним способом. У разі механічної комутації потрібно розрізняти комутаційні панелі (patch panels) і кросові панелі (cross-connect panels). До перших постійно приєднані тільки кабелі, що йдуть до робочих місць, а активне обладнання підключається за допомогою з'єднувальних шнурів (patch cord). До других постійно підключені також порти активного обладнання, а перемикання виконується за допомогою кросування, тобто перенесення кросувального шнура.
Електронний кросовий комутатор називається комутаційною матрицею (switch matrix). З одного боку матриці підключаються порти активних мережевих пристроїв, а з іншого - проводка від робочих місць користувачів. Не треба плутати кросовий комутатор з комутатором для локальної мережі. У функції першого входить лише забезпечення фізичного з'єднання порта на одній стороні матриці з портом на іншій її стороні.
Структурні компоненти та архітектура СКС
Загальна структура СКС наведена на рис.3.
1. Зовнішня підсистема (Building Entrance).
Складається з кабелів, з’єднуваль-ного обладнання, захисних при-строїв та іншого устаткування, необхідного для під’єднання зов-нішніх засобів комунікаційного обслуговування до будинкової ка-бельної системи. Проектується і встановлюється відповідно до вимог стандарту EIA/TIA-569. За-землення та контур повинні відпо-відати вимогам TIA/EIA-607. За-соби вводу до будинку забезпечу-ють точку, в якій зовнішнє окабе-лювання взаємодіє з внутрішньо-будинковим магістральним окабе-люванням. Фізичні характеристи-ки мережевого інтерфейсу визна-чені стандартом EIA/TIA-569.
2. Приміщення для устатку-вання (Equipment Room).
Аспекти проектування приміщен-ня для обладнання визначені стандартом EIA/TIA 569. Примі-щення для обладнання звичайно поміщає обладнання більшої складності, ніж телекомунікаційна комірка (шафа). Будь-яка або всі функції телекомунікаційної комірки повинні бути передбачені в приміщенні для обладнання.
3) Магістральне окабелювання (Backbone Cabling). Магістральне окабелювання забезпечує взаємне з’єднання між телекомунікаційною коміркою, приміщенням для устаткування і зовнішньою підсистемою. Воно складається з магістральних кабелів, проміжного і головного кросових з’єднань (кросів), механічних закінчень і комутаційних шнурів або перемичок, які застосовуються для перехресних з’єднань магістральних кабелів з іншими магістральними кабелями. Це включає:
вертикальні з’єднання між поверхами (risers);
кабелі між приміщенням для устаткування і зовнішньою підсистемою;
кабелі між будинками (interbuilding).
В таблиці 1 наведені типи кабелів, які використовуються для побудови магістралей і їх максимальні відстані.
Крім того, існують наступні вимоги до проектування магістралей:
топологія - ієрархічна зірка (кожна телекомунікаційна комірка сполучена кабелем з головним кросом, або через проміжний крос до головного кросу) (див. рис.4);
не більше, ніж два ієрархічні рівні перехресних з’єднань;
перемички не дозволяються в жодних місцях, крім кросів;
довжини перемичок або комутаційних шнурів для перехресних з’єднань не можуть перевищувати 20 м;
слід уникати встановлення в місцях з високим рівнем низькочас-тотних або радіочастотних електро-магнітних завад;
заземлення повинне бути виконане згідно стандарту EIA/TIA 607.
4) Телекомунікаційна комірка (шафа) (Telecommunications Closet). ЇЇ ще часто називають підсистемою управління. Це місце всередині будинку, яке містить обладнання телекомунікаційної кабельної систе-ми. Воно включає механічні закін-чення і/або перехресні з’єднання для горизонтальної і магістральної ка-бельних систем. Для проектної специфікації телекомунікаційної шафи слід використовувати стандарт EIA/TIA-569. За допомогою кросо-вого обладнання підсистеми управ-ління виконується комутація ланок, підключається активне обладнання, організується необхідна топологія мереж.
Основним завданням є забезпечення горизонтальних кросових з’єднань. Може містити проміжні або головні кросові з’єднання. Забезпечує кероване оточення для телекомунікаційного устаткування, з’єднувального обладнання і з’єднувальних муфт.
Телекомунікаційна комірка в ідеальному випадку повинна бути розташована поблизу центру будинку. Однак, якщо багато телекомунікаційних розеток використовуються біля одного кінця будинку, то ефективніше розташувати телекомунікаційну комірку ближче до цього кінця. Телекомунікаційна комірка може бути власне коміркою (маленька кімната), або малим простором у кутку приміщення, відгородженого перегородками. Всі мережеві кабелі, які проходять у будинку, повинні бути підведені до цього приміщення. Бажано, але не обов’язково, щоб у цьому приміщенні було окреме електричне живлення. В телекомунікаційній комірці рекомендується використання комутаційної панелі, до якої провідні кабелі, які приходять у телекомунікаційну комірку, під'єднувалися із зворотнього її боку. Спереду на панелі розміщені ряди гнізд типу RJ-45. Кожне гніздо нумероване відповідно до номерів настінних розеток, розміщених у будинку. Під'єднання всіх провідників до комутаційної панелі забезпечує простоту і гнучкість при управлінні мережею.
5) Горизонтальна кабельна підсистема (Horizontal Cabling). Зв'язує підсистеми робочих місць з іншими підсистемами відповідно до вибраної архітектури мережі. Горизонтальна кабельна система поширюється від телекомунікаційної розетки (Information Outlet) до телекомунікаційної комірки (підсистеми управління).
Будується по топології типу зірка, тобто кожна телекомунікаційна розетка/з’єднувач має свою власну позицію для механічного під’єднання в горизонтальному кросі, розташованому в телекомунікаційній комірці. Заземлення і з'єднувальний контур з нульовим потенціалом повинні відповідати вимогам TIA/EIA-607.
Горизонтальна кабельна система містить:
горизонтальне окабелювання (Horizontal Cabling);
телекомунікаційні розетки (входи) (Telecommunications Outlet);
закінчення кабелів (Cable Terminations);
перехресні з’єднання (крос) (Cross-connections).
Рекомендовані три типи кабелів для горизонтального окабелювання, максимальна довжина кожного з них не перевищує 90 м (див. рис.6):
4-х парний 100-омний UTP-кабель марки 24 AWG;
2-х парний 150-омний STP-кабель;
2-х волоконний 62.5/125 мкм оптоволоконний кабель.
На даний момент, 50-омний коаксіальний кабель також можна використовувати для горизонтального окабелювання, але він не рекомендований для нових інсталяцій кабельної системи. В наступній версії стандарту TIA/EIA-568A коаксіальний кабель використовуватись не буде.
На додаток до 90 метрів горизон-тального кабеля, решта 10 метрів зі 100 метрів дозволяється використовувати для підсистеми робочого місця (3 метри – максимальна довжина патч-корда, що з’єднує телекомунікаційну розетку і комп’ютер) і телекомунікаційної комірки (6 метрів на патч-корди та кабелі-перемички).
Телекомунікаційна розетка для кожного робочого місця повинна мати два інформаційні порти (див. рис.7) – один для голосових і один для звичайних даних.
Перед придбанням будь-яких з'єднувальних апаратних засобів (кросового обладнання), важливо вирішити, який стандарт Ви будете використовувати -T568A чи T568B. Ці стандарти визначають, провідник якого кольору горизонтальної проводки приєднується до якого виводу на роз’ємі RJ-45. Перевагу надають стандарту T568A. Альтернативний стандарт T568B узгоджується з старим стандартом AT&T 258A і є більш широковживаний в США. На ринку доступне обладнання як для стандарту T568A, так і T568B. На рис. 8 наведені схеми підключення горизонтальної проводки до роз’ємів RJ-45 для стандартів T568A і T568B відповідно. Пояснення умовних скорочень наведені в таблицях 2 та 3.
Ви повинні дотримуватись одного і того самого стандарту (T568A чи T568B) від початку і до кінця у Вашій СКС, наприклад, якщо Ви вибрали настінні телекомунікаційні розетки стандарту T568B, то патч-панелі та патч-корди повинні бути також вибрані згідно стандарту T568B. Інакше, у Вас можуть виникнути проблеми з кабельною системою, пов’язані з невідповідністю з’єднань між різними компонентами.
/
Рис. Схеми підключення горизонтальної проводки до
роз’ємів RJ-45 для стандартів T568A і T568B.
6) Підсистема робочого місця (Work Area). Компоненти підсистеми робочого місця розташовані від телекомунікаційної (інформаційної) розетки до обладнання робочої станції (останнє не розглядається стандартом). Такими компонентами є: обладнання робочої станції (комп’ютери, термінали даних, телефони, тощо); з’єднувальні шнури (модульні шнури, кабелі адаптерів ПК, оптоволоконні з’єднувачі, тощо); адаптери (симетризатори (baluns), розділювачі (splitters), фільтри середовищ, тощо). Вимагається, щоб адаптери були зовнішні відносно телекомунікаційної розетки.
Монтаж робочого простору проектується так, щоб переміщення, додавання або зміни були максимально простими.
ЗАВДАННЯ
Домашня підготовка до роботи
Ознайомитись зі стандартами, які використовуються при проектуванні, побудові та тестуванні СКС.
Вивчити шість основних компонентів СКС, їх ролі та характеристики.
Ознайомитись з особливостями проектування СКС. Придумати свій приклад такої мережі. Для даного прикладу зобразити структурну схему СКС із зазначенням усіх необхідних компонент, місце їх розташування. Обґрунтувати переваги СКС. Обґрунтувати своє рішення, аргументуючи необхідною кількістю портів підключення, їх місцем розташування, тощо.
Освоїти весь теоретичний матеріал по СКС. Вміти відповідати на питання викладача.
Виконати в лабораторії
Визначити структуру кабельної системи комп’ютерного класу, в якому проводяться заняття. Вивчити структуру мережі кафедри і зобразити її на структурній схемі, зазначивши: пасивне обладнання та активне обладнання, типи LAN-технологій, що застосовуються. Зобразити топологію мережі кафедри.
Для учбового корпусу, в якому Ви навчаєтесь, запропонувати свій варіант СКС, який зобразити на схемі.
Виконати індивідуальне завдання, дане викладачем в аудиторії.
СКС №1
Завдання: побудувати локальну мережу для 130-и робочих станцій маючи дві кімнати, використовуючи пристрої Hub
/
Рис.1 Схема локальної мережі 1
Загалом усіх хабів – 11; загальна кількість портів - 176; кількість робочих станцій які можуть бути підключені у цій мережі = 156 оскільки 20 портів зайняті на підключення хабів між собою. Мережа побудована таким чином, що правило 4-х хабів виконується.
Для резерву в такій мережі потрібно окрім 130-и мережевих розеток (які призначаються для всіх робочих станцій цієї мережі) потрібно передбачити ще 10%-20% запасних розеток. Отже: 130*(0,1…0,2) = 13…26
Загалом нам знадобиться від 13-и до 26-и резервних мережевих розеток. Для резерву портів у хабі візьмемо загальну кількість 154. Також для побудови мережі нам знадобляться телекомунікаційні комірки, телекомунікаційний короб та кабель який буде пролягати по коробу.
В кімнаті №1 розміщено 70 мережевих розеток і в кімнаті №2 – 84.
Оскільки у телекомунікаційну комірку можна помістити лише три хаби (за вказівкою викладача) то нам знадобиться чотири таких комірки. У 3-х комірках буде розташовано по три хаби та в одній комірці два хаби.
/Рис.2 Локальна мережа в приміщенні.
До Hub1 який розташований в комірці №1 підключаються Hub3 і Hub4 (1 комірка), та Hub5 і Hub6. Відстань між комірками №1 та №3 приблизно дорівнює 85 метрів (максимальна довжина кабелю = 90м.), отже умова по довжині задовільняється. Те ж саме можемо спостерігати і у кімнаті з комірками №2 та №4.
СКС №2
Завдання: побудувати локальну мережу для 130-и робочих станцій маючи дві кімнати, використовуючи пристрої Switch
/
Рис.3 Схема локальної мережі 2
Загалом усіх світчів – 7; загальна кількість портів - 166; кількість робочих станцій які можуть бути підключені у цій мережі = 156 оскільки 10 портів зайняті на підключення світчів між собою.
Для резерву в такій мережі потрібно окрім 130-и мережевих розеток ще 10-20% резервних їх у нас є 26, тобто ця умова виконується.
Телекомунікаційних комірок нам знадобиться всього дві оскільки в одну телекомунікаційну комірку може вміститись п’ять мережевих пристроїв. Розмістимо три свіча у першій кімнаті і чотири в другій оскільки в другій кімнаті більше мережевих розеток, але коробу знадобиться більше оскільки через дальні стіни ми не зможемо прокласти кабель до всіх мережевих розеток, по тій причині, що довжина кабелю повинна бути не більшою за 90 метрів. Отже отримаємо таку картину: /
Рис.4 Локальна мережа в приміщенні
До світча №1 який знаходиться в комірці 1 підключені світчі №3 та №4 з цієї ж комірки. Також світч №1 з’єднаний зі світчем №2 до якого в свою чергу підключені світч №5, №6 та №7.
Висновок: при виконанні цієї лабораторної роботи я ознайомився з принципами побудови структурованих кабельних систем, стандартами, які визначають всі вимоги для їх побудови та набув практичні навики при проектуванні. Також навчився раціонально та якісно розпреділяти матеріали які потрібні для побудови структурованих кабельних систем.
27.03.2012 19:03-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора