ATM как универсальная технология передачи данных

Описание стандарта АТМ не зря помещено в конец списка. Это, пожалуй, одна из последних, но безуспешных попыток дать бой Ethernet на его поле. Пути этих технологий находятся в полной противоположности по истории создания, ходу внедрения и идеологии. Если Ethernet поднимался "снизу вверх, от частного к общему", увеличивал скорость и качество, идя за потребностью пользователей, то АТМ развивался совсем по-другому.

В середине 80-х годов американский национальный институт стандартов (ANSI) и Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (CCITT, МККТТ) начинали разработку стандартов ATM (Asynchronous Transfer Mode - Асинхронный Режим Передачи) как набора рекомендаций для сети B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network).

Только в 1991 усилия академической науки увенчались созданием АТМ-Форума, который до сих пор определяет развитие технологии. Первым же крупным проектом, сделанным с ее использованием в 1994 году, стала магистраль известной сети NSFNET (до этого использовавшей канал Т3).

Если говорить в общем, то суть АТМ очень проста - нужно смешать все виды трафика (голос, видео, данные), уплотнить, и передать по одному каналу связи. Как уже отмечалось выше, достигается это не путем каких-либо технических прорывов, а скорее многочисленными компромиссами. В чем-то это похоже на способ решения дифференциальных уравнений. Непрерывные данные разбиваются на интервалы, которые достаточно малы, и с которыми можно проводить операции по коммутации.

Естественно, такой подход сильно усложнил и без того непростую задачу разработчиков и производителей реального оборудования, и недопустимо для рынка задержал сроки внедрения.

FDDI - первая локальная сеть на оптоволокне

Технология Fiber Distributed Data Interface (FDDI) была разработана в 1980 году комитетом ANSI. Это была первая компьютерная сеть, использовавшая в качестве среды передачи только оптоволоконный кабель. Причиной разработки была недостаточная в то время скорость (не более 10 Мбит/с) и надежность (отсутствие схем резервирования) локальных сетей. Так же, это была первая (и не слишком удачная) попытка вывести сети передачи данных на "транспортный" уровень, составив конкуренцию SDH.

Стандарт FDDI оговаривает передачу данных по двойному кольцу оптоволоконного кабеля со скоростью 100 Мбит/с, что позволяет получить надежный (зарезервированный) и быстрый канал. Расстояния вполне глобальные - до 100 км по периметру. Логически работа сети была построена на передачи маркера.

Дополнительно предусматривалась развитая схема приоритезации трафика. Сначала рабочие станции разделялись на два вида - синхронные (имеющие постоянную полосу пропускания), и асинхронные. Последние, в свою очередь, распределяли среду передачи с помощью восьмиуровневой системы приоритетов.

Технологии локальных сетей.

Глава 2. Технологии локальных сетей.

Перейдем от технологий построения транспортных коммуникаций к локальным сетям. Различия большие даже на первый взгляд. Изначально они были продиктованы разной физической основой среды передачи (организации канала). Проблема совместимости с телефонной инфраструктурой отсутствовала, с полосой пропускания кабелей (в основном коаксиальных) то же проблем не возникало. Ограничения в основном накладывала скорость работы элементной базы конечного оборудования.

Думаю, не надо рассказывать о скорости прогресса последнего десятилетия в полупроводниковой индустрии. Сетевое оборудование постигла судьба всей отрасли. Лавинообразный рост производства, большие скорости и минимальные цены. В 1995 году, который считается переломным для Интернет, было продано около 50 миллионов новых портов Ethernet. Неплохой задел для доминирования на рынке, которое за следующие 5 лет стало подавляющим.

История и развитие Ethernet

Начать рассмотрение с какой-либо другой технологии означает не учитывать реальное значение, которое Ethernet играет в мире локальных сетей. Волею ли сложившихся обстоятельств, или технических преимуществ, но конкуренции он на сегодня не имеет, занимая около 95% рынка.

Днем рождения Ethernet считается 22 мая 1973 г. Именно тогда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) и Дэвид Боггс (David Boggs) опубликовали описание экспериментальной сети, построенной ими в Исследовательском центре Xerox. Базировалась она на толстом коаксиальном кабеле и обеспечивала скорость передачи данных 2,94 Мбит/с. Новая технология получила имя Ethernet (эфирная сеть), в честь радиосети Гавайского университета ALOHA, в которой был использован схожий механизм разделения среды передачи (радиоэфира).

К концу 70-х годов под Ethernet была подведена солидная теоретическая база. А в феврале 1980 года фирма Xerox, совместно с DEC и Intel, представила разработку IEEE, которая спустя 3 года утвердила ее в качестве стандарта 802.3.

Метод получения доступа к среде передачи данных у Ethernet недетерминированный - множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD). Говоря проще, устройства разделяют среду передачи хаотично, случайным образом. При этом алгоритм может приводить к далеко не равноправному разрешению соперничества станций за доступ к среде. Что, в свою очередь, может породить длительные задержки доступа, особенно в условиях перегрузки. В экстремальных случаях скорость передачи может упасть до нуля.

"Яблочные сети" - Apple Talk, Local Talk

Apple Talk - стек протоколов, предложенный компанией Apple в начале 80-х годов. Изначально протоколы Apple Talk применялись для работы с сетевым оборудованием, объединяемым названием Local Talk (адаптеры, встроенные в компьютеры Apple).

Топология сети строилась как общая шина или дерево, максимальная длина 300 метров, скорость передачи 230,4 Кбит/с. Среда передачи - экранированная витая пара. Сегмент Local Talk мог объединять до 32 узлов.

Малая пропускная способность быстро вызвала необходимость разработки адаптеров для сетевых сред с большей пропускной способностью - Ether Talk, Token Talk и FDDI Talk для сетей стандарта Ethernet, Token Ring и FDDI соответственно. Т.е. Apple Talk пошел путем универсальности на канальном уровне, и может подстраиваться под любую физическую реализацию сети.

Как и большинство других изделий компании Apple, эти сети живут внутри "яблочного" мира, и практически не пересекаются с PC.

Кольцо FDDI

Рисунок 2.3. Кольцо FDDI

Несовместимость с сетями SDH не позволила FDDI занять сколь-нибудь значимую нишу в области транспортных сетей. Сегодня эта технология практически вытеснена АТМ. С другой стороны, высокая стоимость не оставила шансов в борьбе с Ethernet в локальной нище. Не помогли стандарту и попытки прейти на более дешевый медный кабель. Технология CDDI, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи витой пары, популярностью не пользовалась, и сохранилась только в учебниках.

Глава 2 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Недетерминированные - случайные

Недетерминированные - случайные методы доступа. Предусматривают конкуренцию всех узлов сети за право передачи. Возможны одновременные попытки передачи со стороны нескольких узлов, в результате чего возникают коллизии.

Наиболее распространенным методом такого типа является CSMA/CD (carrier-sense multiple access/collision detection) - множественный доступ с контролем несущей / обнаружением коллизий. Перед началом передачи данных устройство "прослушивает" сеть, чтобы убедиться, что никто больше ее не использует. Если среда передачи в данный момент кем-то используется, адаптер задерживает передачу, если же нет, то начинает передавать.

В том случае, когда два адаптера, обнаружив свободную линию, начинают передачу одновременно, происходит коллизия. При ее обнаружении обе передачи прерываются, и устройства повторяют передачу спустя некоторое случайное время (естественно, предварительно опять "прослушав" канал на предмет занятости). Для получения информации устройство должно принимать все пакеты в сети, чтобы определить, не оно ли является адресатом.

Глава 2 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Незаслуженно забытый ARCnet

Attached Resourse Computing Network (ARCnet) - сетевая архитектура, разработанная компанией Datapoint в середине 70-х годов. В качестве стандарта IEEE ARCnet принят не был, но частично соответствует IEEE 802.4 как сеть с передачей маркера (логическое кольцо). Пакет данных может иметь любой размер в пределах от 1 до 507 байт.

Из всех локальных сетей Arcnet обладает самыми широкими возможностями в области топологий. Кольцо, общая шина, звезда, дерево может быть использованы в одной сети. Плюс к этому можно использовать весьма протяженные сегменты (до нескольких километров). Такие же широкие возможности имеются и по использованию среды передачи - годится коаксиальный, оптоволоконный кабель, витая пара.

Доминировать на рынке этому недорогому стандарту помешало малое быстродействие - всего-то 2,5 Мбит/с. И когда в начале 90-х Datapoint разработала ArcNet PLUS со скоростью передачи до 20 Мбит/с, время было уже упущено. Fast Ethernet не оставил ArcNet ни малейшего шанса на широкое применение.

Тем не менее, в пользу большого (но так и не реализованного) потенциала этой технологии можно сказать, что в некоторых отраслях (обычно АСУТП) сети живут до сих пор. Детерминированный доступ, возможности автоконфигурирования, согласования скорости обмена в диапазоне от 120 Килобит/с до 10 Мбит/с, в сложных условиях реального производства бывают просто незаменимы.

Кроме этого, Arcnet обеспечивает необходимую для систем управления возможность точно определять максимальное время доступа к любому устройству в сети при любой нагрузке по простой формуле: T = (TDP + TOBoNb)oND, где TDP и TOB -времена передачи пакета данных и одного байта, зависящие от выбранной скорости передачи, Nb - количество байтов данных, ND - количество устройств в сети.

Глава 2 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Основные способы доступа к среде передачи

Физические принципы, в соответствии с которыми функционирует оборудование, не слишком сложны. По методу получения доступа к среде передачи, их можно разделить на два класса - детерминированные и недетерминированные.

При детерминированных методах

При детерминированных методах доступа передающая среда распределяется между узлами с помощью специального механизма управления, гарантирующего передачу данных узла в течение некоторого интервала времени.

Наиболее распространенными (но далеко не единственными) детерминированными методами доступа являются метод опроса и метод передачи права. Метод опроса мало применим в локальных сетях, но широко используется в промышленности для управления технологическими процессами.

Метод передачи права, наоборот, удобен для передачи данных между компьютерами. Принцип работы состоит в передаче по сети с кольцевой логической топологией служебного сообщения - маркера.

Получение устройством маркера предоставляет ему право на доступ к разделяемому ресурсу. Выбор у рабочей станции в этом случае ограничен лишь двумя вариантами. В любом случае она должна отправить маркер следующему по очереди устройству. Причем сделать это после доставки данных адресату (при их наличии), или сразу (при отсутствии информации, нуждающейся в передаче). На время прохождения данных маркер в сети отсутствует, остальные станции не имеют возможности передачи и коллизии невозможны в принципе. Для обработки возможных ошибок, в результате которых маркер может быть утерян, существует механизм его регенерации.

Принцип работы АТМ

Рисунок 2.4. Принцип работы АТМ

На размер минимальной порции данных (ячеек в терминологии АТМ) влияют несколько факторов. Увеличение размера снижает требования на скорость процессора-коммутатора ячеек, и повышает эффективность использования канала. С другой стороны, чем меньше ячейка, тем более близко к реальному времени возможна передача.

Действительно, пока одна ячейка передается, вторая (пусть самая первоочередная) ждет. Сильная математика, механизм очередей и приоритетов может немного сгладить эффект, но не устранить причину. После достаточно долгих экспериментов в 1989 году для ячейки был определен размер в 53 байта (5 байт служебных, и 48 - данных).

Очевидно, что для разной скорости этот размер может быть разным. Если для скоростей от 25 до 155 Мбит/с подходит 53 байта, то для гигабита 500 байт будут ничем не хуже, а для 10 гигабит - годятся и 5000 байт. Но в этом случае проблема совместимости становится неразрешимой.

Рассуждения носят отнюдь не академический характер - именно ограничение на скорость коммутации поставило технический предел повышению скорости АТМ более 622 Мбит, и резко повысило стоимость на меньших скоростях.

Второй компромисс АТМ - технология с установлением соединения. Перед сеансом передачи на канальном уровне устанавливается виртуальный канал отправитель-получатель, который не может использоваться другими станциями. Тогда как в традиционных технологиях статистического уплотнения соединение не устанавливается, а в среду передачи помещаются пакеты с указанным адресом.

Для этого в таблицу коммутации заносятся номер порта и идентификатор соединения, который присутствует в заголовке каждой ячейки. Впоследствии коммутатор обрабатывает поступающие ячейки, основываясь на идентификаторах соединения в их заголовках. Опираясь на этот механизм, возможно регламентировать для каждого соединения пропускную способность, задержку, максимальную потерю данных. Т.е. обеспечивать определенное качество обслуживания.

Все перечисленные свойства, плюс хорошая совместимость с иерархией SDH, позволила АТМ сравнительно быстро установиться как стандарт магистральных сетей передачи данных. Но с полной реализацией всех возможностей технологии возникли большие проблемы. Как это бывало не раз, локальные сети и клиентские приложения не поддерживали функций АТМ. А без этого мощная технология с большим потенциалом становилась только лишним преобразованием между мирами IP (по сути Ethernet) и SDH.

Сложилась весьма неприятная ситуация, которую сообщество АТМ попыталось исправить. К сожалению, не обошлось без стратегических просчетов. В реальности, несмотря на все преимущества волоконной оптики по сравнению с медными кабелями, высокая цена интерфейсных плат и портов коммутаторов делала ATM на 155 Мбит/с чрезвычайно дорогим для использования в этом сегменте рынка.

Предприняв попытку определить низкоскоростные решения для настольных систем, ATM Forum ввязался в разрушительные споры по поводу того, на какие скорость и тип соединения следует ориентироваться. Производители разделились на два лагеря сторонников медного кабеля со скоростью 25,6 Мбит/с, и оптического кабеля при скорости 51,82 Мбит/с.

Когда после ряда громких конфликтов (первоначально был выбрана скорость 51,82 Мбит/с), ATM Forum провозгласил 25 Мбит/с в качестве стандарта. Но драгоценное время было потеряно безвозвратно. На рынке технологии пришлось встретить уже не "классический" Ethernet с его разделяемой средой передачи, а Fast Ethernet и коммутируемый 10base-T (с надеждой на скорое появление коммутируемого 100base-T). Высокая цена, небольшое количество производителей, необходимость в более квалифицированном обслуживании, проблемы с драйверами, и т.п. только усугубили ситуацию.

Надежды на внедрение в сегмент корпоративных сетей рухнули, и достаточно слабая "промежуточная" позиция АТМ на некоторое время закрепилась. Таково ее положение в отрасли на сегодня. Однако, и этот вопрос будет рассмотрен еще не раз в следующих главах.

Глава 2 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Промышленные и специализированные сети

Надо отметить, что сети передачи данных используются не только для связи между компьютерами или телефонии. Есть еще довольно большая ниша промышленных и специализированных устройств. Например, сравнительно популярна технология CANBUS, созданная для замены одной общей шиной толстых и дорогих жгутов проводов в автомобилях.

Здесь нет большого выбора физических соединений, ограничена длина сегмента, небольшая, до 1 Mбит/с, скорость передачи. Но это удачное сочетание необходимых для малой и средней автоматизации показателей качества и низкого ценового уровня реализаций.

К подобным системам можно так же отнести ModBus, PROFIBUS, FieldBus.

Сегодня интересы разработчиков CAN-контроллеров постепенно смещаются в сторону домашней автоматизации.

Глава 2 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Разработка AT&T и HP - 100VG-AnyLAN

Как и FDDI, эту технологию можно отнести ко второму поколению локальных сетей. Создавалась она в начале 90-х, совместными усилиями компаний AT&T и HP, как альтернатива технологии Fast Ethernet. Летом 1995 года он практически одновременно со своим конкурентом получила статус стандарта IEEE 802.12. И имела неплохой шанс на победу благодаря своей универсальности, детерминированности и более полной, чем Ethernet, совместимости с существующими кабельными сетями (витая пара Категории 3).

Схема квартетного кодирования Quartet Coding, использующая избыточный код 5В/6В, позволяла использовать 4-х парную витую пару Категории 3, которая была тогда распространена едва ли не более, чем современная 5 категория. Переходный период, по сути, не затронул Россию, в которой из-за более позднего начала строительства сети были повсеместно проложены уже с использованием 5 категории.

Кроме использования старой проводки, каждый концентратор 100VG-AnyLAN может быть настроен на поддержку кадров 802.3 (Ethernet), либо кадров 802.5 (Token Ring). Метод доступа к среде "Demand Priority" определяет простую двухуровневую систему приоритетов (высокий для мультимедийных приложений, и низкий для всех остальных).

Надо сказать, это была серьезнейшая заявка на успех. Подвела высокая стоимость, обусловленная большей сложностью и, в немалой мере, закрытостью технологии от тиражирования сторонними производителями. К этому прибавилось уже знакомое по Token Ring отсутствие реальных приложений, использующих преимущества системы приоритетов. В результате 100base-T удалось надолго и безвозвратно захватить лидерство в отрасли.

А новаторские технические идеи немного позже нашли применение сначала в 100BaseT2 (IEEE 802.3у), а затем и "гигабитном" Ethernet 1000base-T.

Глава 2 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Сетевой адаптер 10/100 стоимостью $6Истинный победитель в гонке технологий.

Рисунок 2.1. Сетевой адаптер 10/100 стоимостью $6. Истинный победитель в гонке технологий.

Для специализированного телекоммуникационного оборудования такой уровень цен недоступен. Сложность устройства при этом не играет особой роли - вопрос скорее в количестве. Сейчас это кажется вполне естественным, но еще 10 лет назад безусловное господство Ethernet было далеко не очевидным (например, в промышленных сетях до сих пор нет явного лидера).

Однако, только в сравнении с другими способами построения сетей, можно показать преимущества (или недостатки) сегодняшнего лидера.

Глава 2 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Сети параллельных миров

Кроме локальных сетей персональных компьютеров архитектуры РС существует несколько параллельных систем передачи данных. Их развитие шло (и идет до сих пор) по своим правилам, только отдаленно пересекаясь с массовым Ethernet.

Схема "классического Ethernet"

Рисунок 2.2. Схема "классического Ethernet"

Из-за такого неупорядоченного подхода долгое время считалось (и считается до сих пор), что Ethernet не обеспечивает качественной передачи данных. Предсказывалось его вытеснение сначала маркерным Tokeng Ring, потом АТМ: Но реалии оказались прямо противоположными.

Во многом это произошло благодаря большим изменениям, которые претерпел Ethernet за время своего 20-ти летнего пути. Тот "гигабит" в полном дуплексе, который мы видим сейчас уже в сетях начального уровня, очень мало похож на родоначальника семейства 10base5. В то же время, после введения 10base-T совместимость сохраняется как на уровне взаимодействия устройств, так и на уровне кабельной инфраструктуры (!).

Развитие от простого к сложному, рост вместе с потребностями пользователей - вот вероятный ключ невероятного успеха технологии. Судите сами:

Март 1981 - фирмой 3com представлен Ethernet-трансивер. Сентябрь 1982 - первый сетевой адаптер для персонального компьютера. 1983 - появление спецификации IEEE 802.3, определена шинная топология сети 10base5 (толстый Ethernet) и 10base2 (тонкий Ethernet). Скорость передачи 10 Мбит/сек. Определено предельное расстояние между точками одного сегмента - 2,5 км. 1985 - выпущена вторая версия спецификации IEEE 802.3 (Ethernet II), в которой были внесены небольшие изменения в структуру заголовка пакета. Сформирована жесткая идентификация Ethernet устройств (МАС - адреса). Был создан список адресов, в котором любой производитель может зарегистрировать уникальный диапазон (сейчас это стоит всего $1250). Сентябрь 1990 - IEEE утверждает технологию 10baseT (витая пара) с физической топологией звезда и концентраторами (hub). Логическая топология CSMA/CD не изменилась. В основу стандарта легли разработки SynOptics Communications под общим названием LattisNet. 1990 - фирма "Kalpana" (впоследствии быстро купленная вместе с разработанным коммутатором CPW16 начинающим гигантом "Cisco") предлагает технологию коммутации, основанную на отказе от использования разделяемых линий связи между всеми узлами сегмента. 1992 - начало применения коммутаторов (swich). Используя адресную информацию, содержащуюся в пакете (МАС адрес), коммутатор организует независимые виртуальные каналы между парами узлов. Коммутация фактически незаметно для пользователя преобразует недетерминированную модель Ethernet (с конкурентной борьбой за полосу пропускания), в систему с адресной передачей данных. 1993 - спецификации IEEE 802.3x, появляется полный дуплекс и контроль соединения для 10baseT, спецификация IEEE 802.1p добавляет групповую адресацию и 8-ми уровневую систему приоритетов. Предложен Fast Ethernet: В июне 1995 введен Fast Ethernet стандарт IEEE 802.3u (100BaseT).

На этом историю можно закончить - Ethernet принял вполне современные очертания. Развитие технологии на этом, конечно, не остановилось. Но об этом речь пойдет немного позже.

Глава 2 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Token RingКлассический пример передачи маркера.

Token Ring. Классический пример передачи маркера.

Еще одна технология, берущая свое начало в 70-х годах. Разработка голубого гиганта IBM, основа стандарта IEEE 802.5, она имела больше шансов на успех, чем многие другие.

Token Ring является классической сетью с передачей маркера. Логическая топология (и физическая в первых версиях сети) - кольцо. Более современные модификации построены на витой паре по топологии "звезда", и с некоторыми оговорками, совместимы с Ethernet.

Изначальная скорость передачи, описанная в IEEE 802.5, составляет 4 Мбит/с, однако существует более поздняя реализация на 16 Мбит/с. Из-за более упорядоченного (детерминированного) метода доступа к среде, Token Ring на ранних этапах развития часто продвигался как более качественная замена Ethernet.

Несмотря на существование схемы приоритетного доступа (который назначался каждой станции в отдельности), обеспечить постоянный темп передачи битов (Constant Bit Rate, CBR) не удавалось по весьма простой причине. Приложений, которые могут использовать преимущества этих схем, тогда не существовало. Да и в настоящее время их не стало больше.

Без этого можно было только гарантировать, что производительность снизится для всех станций сети в равной мере. Для победы в конкурентной борьбе этого не могло сыграть решающую роль, и сейчас найти реально работающую сеть Token Ring практически невозможно.

Глава 2 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

UltraNet - сеть для суперкомпьютеров

Ещё одним практически неизвестным в России видом сетей стала UltraNet. Она активно использовалась для работы с вычислительными системами класса суперкомпьютеров и мейнфреймами, но в настоящее время активно вытесняется Gigabit Ethernet.

UltraNet использует топологию "звезда", и способна обеспечить скорость обмена информацией между устройствами до 1 Гбит/с. Отличается весьма сложной физической реализацией и очень высокими, под стать суперкомпьютерам, ценами. Для управления сетью UltraNet используются компьютеры РС, которые подключаются к центральному концентратору. Дополнительно в ее состав могут входить мосты и роутеры для соединения с сетями, построенными по технологиям Ethernet или Token Ring.

В качестве среды передачи могут использоваться коаксиальный кабель и оптоволокно (на расстояния до 30 километров).

Ethernet-провайдинг, или домашние сети

Между тем, жизнеспособное решение выросло "само" и совсем не там, где ждали. Преодоление последней мили стало возможно через "большие" сети Ethernet. Но назвать это чисто Российским феноменом нельзя.

Широкополосные каналы доступа в мире уже созрели и поддаются классификации. Говоря в общем, высокоскоростной доступ конечного пользователя можно условно разделить на "американский" и "шведский". Первый ориентирован на подключение каждого абонента прямо к концентратору на узле оператора (например, АТС) отдельным каналом (обычно ISDN, ADSL или кабельное ТВ). "Шведское" решение предусматривает скоростное (как правило, оптоволоконное) подключение к оператору связи проложенной в доме локальной сети Ethernet, а уже через нее - конечного пользователя. Это нельзя назвать "последней милей", скорее "последним дюймом". Но определенная схожесть подходов заметна без труда.

Большинство городов России (но не все) пошли по второму "шведскому" пути. И даже немного дальше. Из-за иной, по сравнению с Европой, экономической ситуации, локальные сети строились не на отдельный дом, а сразу на группу строений, квартал, и даже район.

Наверно, сначала никто не мог предположить, насколько большой запас заложен в технологии Ethernet. Сети строились экспериментально, часто с грубейшими нарушениями норм и правил, "методом тыка". Но работали, несмотря на все нарушения, настолько лучше модемов, что им прощалось многое. Более того, материалы и оборудование для построения таких сетей оказались неимоверно дешевы, и себестоимость широкополосного подключения в $30-50 стала реальностью.

Вот краткое описание "реальных" и "сегодняшних" норм домашних сетей, которые мы подробно и не раз рассмотрим в следующих главах.

Длина между хабами (репитерами) - до 500 метров для витой пары (при применении нестандартного кабеля), до 350 метров для коаксиального кабеля. При необходимости, для обоих типов носителя возможно увеличение дальности до 800-1000 метров, но это связано с небольшими дополнительными расходами. Количество хабов (репитеров) в домене коллизий до 10-12. Применение простейших РС под ОС Linux или BSD в качестве маршрутизаторов и серверов. Применение самого дешевого китайского оборудования, при цене хаба от $30, кабеля $0,12 метр, сетевых карт - $6.

Это нарушение стандартов, скажете Вы, такая система работать не будет. И во многом будете правы - по нормам серьезных операторов связи за услуги подобного качества деньги брать нельзя.

Однако, ничего не вечно, даже низкий уровень услуг. По мере развития сетей и усиления конкуренции неизбежно улучшится и качество. Ненадежные "медные" линии заменятся на оптику, в узлах появится управляемое оборудование операторского класса. Этот процесс идет непрерывно, и за ним можно наблюдать в настоящий момент.

На следующем рисунке показана "классическая" сеть начального периода строительства. Именно от этого "нулевого" уровня мы будем отталкиваться в дальнейшем изложении.

Место Ethernet в провайдинге.

Глава 3. Место Ethernet в провайдинге.

Не важно, как поставлена сеть, важен улов

Такой заголовок связистам старой закалки может показаться кощунством. Ethernet никогда не рассматривался всерьез как протокол транспортного уровня. Это безусловно справедливо для его "классической" модели - разделяемая среда с утилизацией не более 60-70% полосы пропускания канала из-за коллизий, негарантированное качество, отсутствие механизмов приоритезации:

Но так ли это сейчас? Наиболее заметное событие наших дней, коммутируемый Ethernet, добрался до самых малых сетей, и свитч 10/100baseT (IEEE 802.3u) стоит дешевле $10 за порт. Это с соблюдением полнодуплексной передачи (IEEE 802.3х). Более сложные коммутаторы (около $30 за порт) поддерживают приоритезацию (IEEE 802.1p), виртуальные сети (VLAN, 802.1q), алгоритм покрывающего дерева (Spanning Tree Algorithm, IEEE 802.1d), и некоторые другие возможности, необходимые в телекоммуникациях

С другой стороны, резко выросли скорости. Еще весной 1996 года был организован Gigabit Ethernet Alliance. Как закономерный результат, в 1998 году принят IEEE 802.3z, более известный как Gigabit Ethernet (работа по оптоволокну, и на расстояния до 25 метров по витой паре). В 1999 появился IEEE 802.3ab, более известный как 1000base-T (до 100 метров по витой паре). Далее последовал IEEE 802.3ad - поддержка агрегации каналов и объединения в транки: На очереди 10 гигабит.

Кроме этого, для эффективной работы на 3-ем уровне (сетевом по модели OSI) появились мощные корпоративные решения типа MPLS от Cisco (приблизительный аналог технологии установления виртуального соединения в АТМ). А некоторые магистральные коммутаторы SDH начали комплектоваться возможностью передачи в том же оптическом кольце Gigabit Ethernet: Процесс проникновения Ethernet в операторские сети идет медленно, но вполне последовательно.

Cмешки - наконец Ethernet "добился того, что АТМ умел 8 лет назад" неуместны. Решение ATM очень красивое в техническом плане, выверенное и правильное. Но его не подпирает "снизу" многосотмиллионная база инсталлированных портов 10/100/1000base-T. Имея такую массу за спиной, Ethernet'у очень удобно давить ценой. Ведь давно известно - не всегда в соревновании технологий побеждает самое мощное решение. Верх берет самое выгодное - можно вспомнить хотя бы пример архитектуры х86.

Глава 3 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Использование Ethernet на "последней миле"

На сегодня Ethernet безусловно доминирует в локальных сетях. Можно сказать, что он вполне пригоден для передачи магистрального IP-трафика (сети Интернет). Но между этими двумя областями лежит печально знаменитая "последняя миля". На которой сегодня в России ничего нет, кроме телефонных медных кабелей сомнительного качества.

Нуждающихся в широкополосных сетях заказчиков можно условно разделить на три категории.

Корпоративные. Скорее всего, они уже позволили себе качественные каналы и оборудование, не сильно заботясь о стоимости подключения. Консервативно предпочитают многопарную медь, оптоволокно (на западе - Т1 или Т3) или радиорелейные линии в сочетании со "старыми" провайдерами. Интернет, как правило, используют как дополнение к традиционной телефонии. Средний офис. Тут согласны заплатить за подключение до $1-3т. Не слишком требовательны к качеству, но сбои связи более двух-трех часов могут вызвать переход к другому поставщику услуг. Активно используют xDSL, radio-ethernet, оптоволокно, и т.п. Техническая возможность подключения к Интернет за такую сумму может быть найдена практически по любой технологии и зависит скорее от городской коньюктуры. Особых проблем в предложениях от поставщиков услуг такие клиенты не испытывают. Провайдеров огорчает лишь относительная малочисленность данной категории заказчиков. Поэтому рынок уже давно сформирован и "исторически" поделен, ворваться на него при помощи новой технологии (типа xDSL или ethernet) нельзя без больших капитальных вложений и маркетинговых усилий. Что остается? Домашний пользователь и малый офис. Этот рынок стремительно растет, потенциально огромен, но: Труден в освоении. Именно на нем (и только на нем) возникает так часто упоминаемая проблема "последней мили". Чего только не изобретают для ее решения. Но традиционный dial-up не сдает позиций.

Поэтому, имеет смысл заострить внимание именно на последнем варианте. Известно большое количество технологий разрубания этого "гордиевого узла". Это отечественных разработки типа Гранчей, экзотические соединений по силовой сети, HomePNA по сети радиовещания, различные варианты радио, кабельное телевидение, лазеры, и многое, многое другое.

Самый перспективный в этом ряду - xDSL. Даже более того, при использовании телефонных коммуникаций ему фактически нет альтернативы. В чем же проблема? По реалиям Российского рынка попытаемся сделать грубый расчет.

"Домашний" пользователь (как и малый офис) не готов платить более $300-500 за подключение, более того, массовый спрос начинается примерно со $100-200. При превышении этих сумм пользователь просто остается "на модеме". Не потому, что так ему удобнее - при домашнем использовании просто нет средств, в случае малого офиса нет осознанной экономической выгоды.

Такой ценовой ценз, по сути, отрезает технологию xDSL от конечного "домашнего" пользователя. Оплатить даже себестоимость подобно подключения он не сможет. Кредитные схемы то же малоэффективны. Предположим, провайдер, надеясь на будущие прибыли, возьмет на себя основные затраты на инсталляцию "порта".

Подсчитаем примерный срок окупаемости. Пусть оконечное оборудование стоимостью до $200 оплатит пользователь. Стоимость оборудования на стороне телефонной станции по самому оптимистическому расчету составит $300-400 за порт (не считая существенных затрат на опорную сеть). Далее, прибыль с одного мегабайта трафика реально близка к $0,1 (при запредельной рентабельности 100%). Потребление домашнего пользователя или малого офиса составляет 50-500 Мб в месяц. Соответственно, прибыль составит $10-30.

С учетом накладных расходов, можно предположить срок окупаемости 3 года и более. Не слишком плохо по мировым меркам, но в России надо быть очень смелым (или очень богатым) предпринимателем, что бы вкладывать деньги в такой проект. Реально это могут себе позволить только монополисты, которые могут диктовать условия, и для которых окупаемость часто не на первом месте.

Остается сказать, что xDSL - это одна из самых дешевых (и эффективных) технологий. В случае с другими вариантами подключения (через кабельное телевидение, оптоволокно, и т.п.) картина получится еще более удручающая.

Глава 3 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Пример большой локальной сети

Рисунок 3.2. Пример большой локальной сети

Кстати сказать, на рисунке показана часть вполне реальной сети, построенной более 3-х лет назад при моем участии. Срок строительства "с нуля" - 1 года. Рекламные усилия при этом можно считать пренебрежимо малыми.

Диаметр сети составляет примерно 5 км. В качестве магистрали использован кабель П-296, по топологии "витая пара" (обозначен синими линиями). Для задания масштаба, расстояние между точками А4-А13 составляет 485 метров. В сети установлено 33 хаба (обозначены красными треугольниками), в основном Compex 1008. Тремя маршрутизаторами домен коллизий поделен на 5 частей. Тонкими красными линиями отмечены варианты планового соединения сетей в кольца. Сейчас, спустя почти 2 года, сеть в рабочем состоянии, а количество установленных хабов более 50. И все это без серьезных изменений в топологии.

Тем не менее, как с запуском Екатеринбургской транспортной сети АДСЛ, так и снижением цен на оптоволокно, подобное решение безнадежно устарело. Но сеть все еще работает в коммерческом режиме без существенной перестройки и замены оборудования.

Глава 3 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Признание домашних сетей

Несмотря на постоянные проблемы с обеспечением качества, пользователя услуга более чем устраивает (в основном из-за низкой цены). Реально два последних года в России и ближнем зарубежье наблюдается просто взрывной рост подобных сетей. И кривая развития даже не думает изменять наклон. Ограничение идет скорее по физической способности провайдеров прокладывать необходимые коммуникации. На практике, подключать более 30 человек в месяц небольшой фирме трудно уже организационно.

Несмотря на колоссальные трудности технического и юридического характера, за несколько лет домашними сетями закрыты многочисленные районы в целом ряде городов России. В Екатеринбурге большинство провайдеров (в том числе наиболее крупных) так или иначе использует технологию Ethernet (самостоятельно, либо через аффилированных партнеров). То есть такой способ оказания телематических услуг не только применяется - он уже признан, как говорится, "де юре".

Так как продвижение новой технологии на рынок занимает определенное время, первое время развитие носило преимущественно экстенсивный характер. По мере роста популярности, очевидно серьезное углубление рынка на уже охваченной территории. Этот процесс экономически хорошо сочетается с улучшением качества услуг.

Чем-то мне это напоминает процесс появления киосков в конце 80-х. И во что они превратились теперь. Не слишком умно было в начале этого пути строить современные стеклянные комплексы. И нельзя представить теперь на улице металлическую, корявую будку, с маленькой, забранной решеткой витриной. Сменилось и название - теперь это не будка, ларек, а остановочный комплекс, мини-магазин. С кассой и вежливыми продавцами.

Подобно этому, и перед домашними сетями скоро встанет (или уже встал) неприятный, но логичный выбор. Исчезнуть (превратиться в любительскую структуру), или перестроиться, легализоваться, в конце концов, сменить название.

Ethernet-провайдинг становится (а кое-где уже стал) вполне респектабельным бизнесом, к которому надо подходить с соответствующей подготовкой. Ее отсутствие грозит как минимум необоснованными затратами, как максимум - быстрым крахом предприятия.

Надеюсь, дальнейшее изложение поможет вам успешно избежать многих ошибок, как в строительстве, так эксплуатации домашних сетей.

Глава 3 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Сравнение TDM, АТМ, и Ethernet

Еще одно объяснение потенциальной возможности Ethernet занять непривычную нишу транспортных сетей надо искать в физической природе передаваемых данных.

Сравнение видов уплотнения - временного (TDM), и статистического (АТМ, Ethernet)

Рисунок 3.1. Сравнение видов уплотнения - временного (TDM), и статистического (АТМ, Ethernet)

Трафик данных (не голосовой) последние пять лет стал нарастать со скоростью, которую было трудно предугадать. Тем более, с появлением MPEG-4 и ему подобных алгоритмов упали последние надежды, что широкие каналы TDM для передачи данных в реальном времени (потокового видео) когда-нибудь будут востребованы.

В некоторых странах IP трафик по объему уже обогнал телефонию, и близится к заветному рубежу 80%. При превышении которого использование Ethernet становится технически (а не только экономически) обосновано.

Что дальше? Не оттеснит ли передача данных телефонию на второй план в использовании магистральных каналов? Пока об этом говорить всерьез рано. Трафик трафиком, а прибыль, которую получают операторы связи от телефонии, значительно превосходит доход от передачи данных. Да и существующие глобальные сети сориентированы безусловно и целиком на SDH. Так что в этой области доминированию традиционных способов связи почти ничего не угрожает: Пока не угрожает.

Глава 3 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Факторы, участвующие в определении свойств локальной сети

Рисунок 4.2. Факторы, участвующие в определении свойств локальной сети

Стоимость установки. Рядовому заказчику совершенно не нужна сама сеть, как предмет или услуга. Его интересует прибыль, которую он с ее помощью может получить. Поэтому, на рисунке показана не "стоимость" (размерная величина), а "экономия расходов", которая может быть выражена в процентах. Требование к качеству сети. Под этим понимается создание канала с максимальным соотношением сигнал/шум на приемнике (если опустить прочие, менее значительные параметры типа задержки, скорости распространения, и т.п.). Данная величина то же может быть выражена в относительных величинах, например, подобно ACR, или как процент потерянных пакетов (BER). Внешний вид и удобство обслуживания. Хоть это не совсем одно и то же, но на данном этапе не стоит из-за небольших различий усложнять диаграмму. В каких величинах это можно выразить, не совсем понятно. Но очевидно, что и в этом случае можно применить процентную величину, выраженную относительно эталона.

Ключевым звеном схемы является демонстрация того, что качество передачи сигнала, и удобство использования (и внешний вид) совсем не одно и тоже. Наоборот, они противоположны по своему действию. Любой разъем значительно снижает качество передачи. Красивые кабельные каналы обычно увеличивают, а совсем не сокращают длину линии, и т.д. Но более подробно этот вопрос будет рассмотрен в следующих главах, посвященных характеристикам среды передачи сигналов.

Широкому распространению СКС в большой мере способствовало стабильность требований протоколов передачи данных последних 5-10 лет. Действительно, простой кабель (и разъемы) категории 5 (до 100 МГц) можно было использовать сначала для 10baseT, потом 100baseT, и даже с некоторыми оговорками, для 1000baseT. Из-за этого существенно замедлился процесс принятия стандартов на системы категории 6, и 7, обеспечивающие более широкую полосу пропускания (до 250-500 МГц).

Воодушевленные ситуацией, производители СКС начали давать 15-ти, 20-ти 25-летние и даже пожизненные гарантии. С точки зрения сохранение работоспособности это верно. Но по вероятному сроку службы это скорее иллюзии, которые питают и производители (это выгодно), и заказчики (так спокойнее).

Можно легко связать скорость передачи данных в локальных сетях с пропускной способностью шин компьютеров. Для Intel 80286 или 80386 с шинами ISA (8 Мбайт/с) или EISA (32 Мбайт/с) пропускная способность сегмента Ethernet 10baseT составляла 1/8 или 1/32 канала "память - диск". Для процессоров Pentium и шиной PCI (133 Мбайт/с) эта доля упала до 1/133, что вызвало массовый переход на Fast Ethernet.

Разумно предположить, что Gigabit Ethernet появится в рабочих станциях только после относительно скорого и неизбежного перехода системной шиной значения гигабайта в секунду. При этом большинство кабельных систем категории 5 окажется устаревшими, как это уже было с коаксиальным кабелем, и витой парой категории 3.

Аналогий и примеров подобного рода можно привести много, но смысл от этого изменится незначительно. Пока закон Мура действует, средний срок службы СКС не превысит 6-8 лет, какие бы качественные материалы не были использованы при строительстве. Соответственно, окупаемость системы то же надо рассчитывать исходя из этой величины, а вовсе не срока гарантии.

Глава 4 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Понятие структурированных кабельных систем (СКС).

Глава 4. Понятие структурированных кабельных систем (СКС).

Стандарты по сетям бывают двух видов: устаревшие и импортные

Конец 80-х годов ознаменован широким распространением персональных компьютеров во всех сферах человеческой деятельности. Не удивительно, что в это же время начался бурный рост компьютерных сетей.

Но проходил он в весьма неоднозначной ситуации, когда существовало несколько несовместимых технологий передачи данных, использовавших вдобавок принципиально разные кабельные системы. Например, Ethernet 10base5 - толстый коаксиальный кабель, 10base2 - тонкий, ArcNet - похожей толщины, но с иным волновым сопротивлением. Экзотический ныне твинаксиал IBM AS/400. Немного позже, в TokenRing начала применяться экранированная витая пара с волновым сопротивлением 150 Ом, а в Ethernet 10baseT - неэкранированная, и с сопротивлением 100 Ом. И это далеко не весь технический ассортимент того времени.

Получалось, что кабельная система - самая трудоемкая в замене, и дорогостоящая часть сети зависела от выбора активного оборудования. И подлежала замене вместе с ним. Конечно, некоторые устройства поддерживали несколько стандартов, но стоили соответственно дороже. Тем более постоянная гонка скоростей сводила впустую все усилия разработчиков.

Инвестиции в инфраструктуру не были защищены, и долго так продолжаться не могло. Для повышения привлекательности идей крупных ЛВС перед заказчиками и сокращения эксплуатационных расходов требовалось поставить кабельную систему "впереди" активного оборудования, структурировать и идеологически объединить с существующими сетями телефонии, сигнализации, наблюдения, кабельного телевидения.

Попытки были предприняты еще в 1983 году, когда AT&T установила первую структурированную кабельную систему. Но большого распространения пример не получил. Серьезно обстановка изменилась только в 1991 году, когда американская Ассоциация электронных отраслей промышленности (EIA) и Ассоциация индустрии связи (TIA) ввели стандарт на телекоммуникационные кабельные системы EIA/TIA 568, пересмотренный и дополненный в октябре 1995 года до используемого сейчас EIA/TIA 568А.

Целью этого стандарта было определение "структурированной кабельной системы" (СКС), которая может поддерживать любые приложения передачи аналоговых, видео и цифровых данных, и является частью инфраструктуры офиса или промышленного здания. При практическом отсутствии национальных альтернатив, EIA/TIA 568А широко распространился по миру. Именно на его основе были разработаны и приняты международные (ISO/EIC 11801) и европейские (EN50173) стандарты, которые, тем не менее, не нашли такого широкого применения на практике (тем более в России).
В стандарте ANSI/TIA/EIA-568-A описаны требования к производительности и технические характеристики для различных системных конфигураций и компонентов СКС. Он дополняется другими стандартами, соблюдение которых позволяет в полной мере воспользоваться всеми преимуществами СКС. Это ANSI/TIA/EIA-569 (Commercial Building Standard for Telecommunications Pathways and Spaceways), который описывает требования к помещениям, в которых устанавливается СКС и оборудование связи. И ANSI/TIA/EIA-606 (Administration Standard for the Telecommunications Infrastructure of Commercial Buildings), описывающий правила цветовой кодировки, маркировки и документирования смонтированной кабельной системы.
Глава 4 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Краткие выводы

На основании вышеизложенного материала, можно сделать следующие выводы:

Общепринятые способы построения сетей (СКС) могут быть не оптимальны для небольших сетей с числом рабочих мест менее 50, и в каждом отдельном случае требуют специального рассмотрения. Совершенно ясно, что домашние сети не могут являться СКС, это САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ КЛАСС КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. Который еще только ждет своих стандартов.

Так как данная книга в основном ориентирована на сети, относящиеся именно к этим двум пунктам, в дальнейшем изложении термин СКС без крайней необходимости не используется. Вместо этого будет сделан упор на физических основах передачи данных, а в дальнейшем - на практических способах построения небольших сетей, и сетей "последней мили".

Глава 4 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Подсистемы СКСРПЭ - распределительный

Рисунок 4.1. Подсистемы СКС. РПЭ - распределительный пункт этажа, РПЗ - распределительный пункт здания; РПК - распределительный пункт комплекса.

Магистраль комплекса служит для соединения между собой различных зданий. Как правило, реализуется на оптоволоконном (реже медном кабеле), и позволяет соединять между собой здания, находящиеся на расстоянии до нескольких километров. Магистраль здания соединяет между собой этажи здания, обеспечивает связь между распределительной панелью здания и панелями этажей. Она должна включать в себя кабель, установленный вертикально между этажными панелями, главную или промежуточную панель в многоэтажном здании, а также кабель, установленный горизонтально между панелями в протяженном одноэтажном здании. Горизонтальная подсистема является частью, которая проложена между телекоммуникационной розеткой на рабочем месте, и этажной распределительной панелью. Каждый этаж здания рекомендуется обслуживать своей собственной горизонтальной подсистемой. На каждое рабочее место должно быть проложено как минимум два горизонтальных кабеля.

Универсальность в СКС достигается благодаря следованию стандартам, которые позволяют перейти от частных к открытым системам, с унифицированными параметрами, поддерживающими работу оборудования (причем как активного так и пассивного) любых производителей. Добиться этого не слишком просто - в отличии от активного оборудования, СКС создают тысячи и десятки тысяч независимых организаций, всегда в единственном экземпляре, и обычно с учетом своих особенностей. При этом изготовители элементов контролируют малое количество инсталляций (или не контролируют их вообще).

Если к этому добавить необходимость использования в СКС единой системы для всех видов коммуникаций, которые должны эксплуатироваться одной службой, по единым методикам и нормам, то создание серьезной сети является совсем не простой задачей. Системные интеграторы все же не зря едят свой хлеб.

Третий основной признак, избыточность, не слишком хорошо сказывается на стоимости. Но именно это позволяет строителями создавать системы прежде, чем станут известны требования пользователей, и обеспечить большой срок службы телекоммуникационной инфраструктуры здания.

В этом заложен достаточно глубокий экономический смысл. Классическая структурированная кабельная система монтируется на этапе строительства здания, или капитального ремонта. И должна служить без изменений до следующего капитального ремонта (обычно 10-15 лет).

Достигается это путем выполнения монтажа системы не из расчета на существующие потребности, а исходя из требований нормативов (реально с существенным запасом). Поэтому практически любые изменения организационной структуры заказчика не могут привести к необходимости модернизации СКС. Для этого должно быть достаточно переключений на распределительных панелях.

Если попробовать кратко сформулировать преимущества СКС над обычными кабельными системами, с которыми строитель (инсталлятор) убеждает заказчика, то получится следующий список:

для передачи данных, голоса и видеосигнала используется единая кабельная система, которую может обслуживать одно подразделение (экономия на количестве специалистов); использование универсальных розеток на рабочих местах позволяет подключать к ним различные виды оборудования, и легко менять его месторасположение; оправдывают капиталовложения за счет длительной эксплуатации сети без модернизации (снижение полной стоимости владения); возможностями внесения изменений и наращивания мощности без изменения существующей сети (путем замены активного оборудования); возможно одновременное использование нескольких различных сетевых протоколов (в настоящее время не актуально); не зависят от изменений технологий и поставщика оборудования, используют стандартные компоненты и материалы; позволяют комбинировать в одной сети волоконно-оптический и медный кабель.

Глава 4 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Применение методов СКС для сетей "последней мили"

Сети "последней мили", построенные по технологии Ethernet, внешне очень мало отличаются от стандартных локальных сетей. Но специфика работы в жилых домах накладывает серьезные ограничения на приведенные выше преимущества СКС. Попробуем прокомментировать основные моменты подробнее.

Таб. 4.1. Принципиальные отличия структурированных кабельных систем и "домашних сетей".

Структурированные кабельные системы (Локальные сети)	"Домашние сети"
Для передачи данных, голоса и видеосигнала используется единая кабельная система, которую может обслуживать одно подразделение (экономия на количестве специалистов).	В сети последней мили (домашней сети) кабельная система используется только для передачи данных, и в подавляющем большинстве случаев не может быть объединена с чем-либо еще в силу организационных причин (разные владельцы, препятствующие стандарты и правила). Кроме этого, большинство сетей (телефония, кабельное телевидение) уже построено, и сэкономить при прокладке не удастся.
Стандартами СКС предусмотрено использование магистрали менее 3000 метров.	Сети "последней мили", несмотря на свое название, очень часто выходят за это ограничение.
Качество услуг не нормируется.	Снижение качества услуг (или их временное прекращение) оговаривается регламентами, и должно быть минимизировано. Иначе говоря, существует нормировка качества услуги.
Использование универсальных розеток на рабочих местах позволяет подключать к ним различные виды оборудования, и легко менять его месторасположение;	Устанавливать телекоммуникационные разъемы в жилой квартире по нормам СКС возможно, но явно не рационально. Количество пользователей в квартире определено, неизменно, и его перемещение по дому (а тем более району) маловероятно. Короба использовать крайне нежелательно, подвесных потолков нет. Плюс ко всему, используется другой тип мебели.
Оправдывают капиталовложения за счет длительной эксплуатации сети без модернизации (снижение полной стоимости владения);	Инсталляцию сети крайне сложно приурочить к строительству дома, или капитальному ремонту. Более того, прокладка линий по всем квартирам "заранее" невозможна. Поэтому, сеть просто вынуждена непрерывно модернизироваться на протяжении всего периода существования.
Возможно внесение изменений и наращивание мощности без изменения существующей сети (путем замены активного оборудования);	Это условие применимо, но весьма ограниченно из-за использования недорогих материалов, а так же работы в неприспособленных, плохо защищенных помещениях (либо вообще без таковых).
Возможно одновременное использование нескольких различных сетевых протоколов (в настоящее время не актуально);	Это еще менее актуально в "домашних сетях" ориентирующихся на самые недорогие и распространенные протоколы передачи данных.

На основании сравнения, видно, что сети "последней мили" имеют мало общего с СКС даже без учета ориентации на частного (а не корпоративного) пользователя, с присущими этому сектору рынка низкими стоимостями подключения и эксплуатации, при соответственно пониженном качестве.

Более того, кроме различий в способах построения кабельной системы, появляются дополнительные требования к программному комплексу - биллингу и авторизации, о которых будет рассказано в следующих главах.

Принципы построения СКС

Основными признаками СКС считаются структурированность, универсальность, и избыточность.

Рассмотрим структурированность как главный, вынесенный в название, термин. Среда передачи сигналов состоит из элементов - кабелей и разъемов. Поэтому, функциональные элементы СКС (как части среды передачи), составляют кабели, оснащенные разъемами в точках подключения или коммутации, и проложенные по определенным правилам (с образованием линий и магистралей).

Для фиксации разъемов используют розетки и панели. Для организации линий применяют короба, лотки, лестницы. Это конструктивные элементы СКС, которые не являются часть среды передачи.

По назначению, структурированную сеть принято разделять на подсистемы. Нельзя сказать, что при этом все становится просто и понятно. Нестыковок достаточно. Так, в американских стандартах такого разграничения нет. Однако специально выделена подсистема администрирования... Ничего удивительного нет, ведь СКС - абстрактный термин, практики работают с СКС AT&T, СКС Lucent, СКС Alcatel и т.п. Иначе говоря, у каждого производителя есть хоть небольшая, но свобода действий, которой они пользуются в полной мере.

Так или иначе, на сегодня предпочтительнее ориентироваться на международные стандарты, которые разделяют три подсистемы: магистраль комплекса, магистраль здания и горизонтальную подсистему. В общем случае, путаница так велика, что в проспектах ряда компаний можно найти четыре, пять, восемь и даже девять подсистем.

Проблемы внедрения СКС в небольших сетях

Считается, что СКС приспособлена для зданий с офисной площадью до 1,000,000 м2, и числом пользователей от 50 до 50000 человек, и расстояниями между зданиями до 3 км. Даже при самом поверхностном взгляде на суть вопроса можно заметить, что указанный диапазон возможностей слишком велик. Можно предположить, что для крайних значений, сети будут оптимизированы не лучшим образом.

Действительно, стандарты разрабатывались достаточно давно, и для американского рынка. Наиболее удобны они, соответственно, для средней американской фирмы, владеющей несколькими зданиями, с общей численностью персонала в 500-5000 человек. Для экономических расчетов так же принимались вполне американские зарплаты специалистов, рабочих и служащих.

Не умаляя огромного достоинства методологии СКС для упрощения работы инсталляторов, с точки зрения потребителя можно выделить три основных недостатка.

Высокая стоимость строительства, которая является неизбежным следствием избыточности и универсальности. Подмена понятий качества среды передачи данных в сети удобством обслуживания и хорошим внешним видом. Высокая скорость смены технологий, делающая бессмысленным расточительством долгосрочные гарантии работоспособности.

Рассмотрим эти проблемные вопросы более подробно.

Сеть сама по себе сеть передачи данных мало кому нужна. Потребителю необходима выгода (экономия), которую с ее помощью можно получить. А для экономиста (и/или владельца) строительство локальной сети - не более, чем инвестиция. Поэтому более чем уместно задать вопрос о ее окупаемости.

Увы, диспропорция этого аспекта структурированных кабельных систем в России более чем заметна. Конструктивные элементы покупаются за доллары, а экономия затрат от использования сети получается в рублях. Как правило, для больших фирм потребность в высоком качестве и низкие затратах на длительную эксплуатацию в собственном комплексе зданий перекрывают высокие первоначальные вложения.

Но в небольших сетях ситуация совершенно другая. Нужна ли дорогостоящая СКС фирме, где работает менее 50 человек, которая занимает 10-15 комнат в арендованном здании, на 1-2 этажах? А если простой в течении нескольких часов не нанесет заметных убытков? При таком варианте ответ совсем не однозначен, и зависит от многих дополнительных факторов.

Разумеется, дешевая не структурированная сеть - это совсем не значит свалить все активное оборудование в кучу под стол, разбросать кабеля по полу, обжать разъемы отверткой. Недорогие стойки, короба, шкафы, кабеля от проверенных производителей, хорошая маркировка... Такой подход позволяет сильно экономит средства, и дает вполне достойные результаты для бизнеса.

Но, не смотря на большое количество подобных заказчиков, подобный подход часто не находит предложения. Преобладают крайности - или СКС с полной обвязкой (и за полную стоимость), или наплевательское "кабель по плинтусу, а хаб - под стол".

Причина во многом идет от отсутствия внятной количественной оценки. Нет ни методик, ни рекомендаций, которые могли пояснять зависимость качества сети от ее стоимости. Существующие стандарты не более, чем удобный структурированный сборник технических рекомендаций, и для этого просто не предназначены. В недорогих решениях их используют подобно описанию к детскому конструктору, не более того.

Попробуем забыть (не навсегда, конечно) про требования стандартов, и посмотрим, что при этом получается. Приведенная ниже схема не претендует на точность, она лишь призвана наглядно показать возможные пути количественной оценки.

На ЛВС при строительстве (инсталляции) действует три фактора. Исходя из логики, для реально существующей сети они должны образовывать "равновесную" систему, т.е. их векторная сумма будет равна нулю.

) Для кабеля подключения ЛВС к

Рисунок 5.19) для кабеля подключения ЛВС к Интернет, чем делать сложные отверстия. Экономия даже 5-10 метров кабеля не стоит затрат на использование дорогого инструмента (в отличие от строительства СКС, где такие аргументы в расчет не принимаются, да и с перфораторами профессионалам намного проще).

Следующая стадия - подготовка трасс для прокладок кабеля. В простом случае это означает установку коробов, потому что для небольших и недорогих сетей другие методы практически не используются. Но это не значит, что прокладки за подвесным потолком, под полом, или в других местах не целесообразны. Скорее наоборот, эти способы наиболее просты, экономичны. Просто из-за малого количества кабелей трассы специально не готовятся, а вопросы локального крепежа решаются простейшими способами при строительстве сетей.

Но вернемся к коробам. Их ассортимент достаточно широк, но общий принцип один. К стене прикрепляется основа короба, которая после укладки кабеля закрывается декоративной крышкой. Розетка (корпус с разъемом гнездового типа внутри) может крепиться как снаружи короба, так и быть частью его конструкции. Последнее красивее, надежнее, но немного дороже.

Крепить короба можно на шурупы, саморезы, болты, гвозди, двухсторонний скотч в зависимости от материала стен. Горизонтальные прогоны выполняются обычно на высоте около 60-80 сантиметров от пола. Стыковать друг с другом их можно при помощи конструкционно-декоративных элементов, правильно подобрать которые без консультации продавца будет весьма затруднительно (этим нужно озаботиться на стадии закупок).

Прокладка кабеля не требует особых навыков. Следует только избегать изгибов с малым радиусом, и повреждения внешней оболочки. Тонкие короба (на 2-3 кабеля) по мере прокладки закрывают декоративной крышкой. В более толстых кабель сначала закрепляют от выпадывания специальными держателями из пластмассы (при их отсутствии сгодится плотный картон).

Если кабель прокладывается "верхом", то нужно помнить, что стандартами прямо запрещается укладывать его на каркас подвесного потолка. Это логично, так как создает дополнительную нагрузку, мешает работе других служб, эксплуатирующих здание, и вызывает дополнительный риск повреждения коммуникаций.

По правилам, полагается крепить кабель к стенам, или к специальным несущим тросам (струнам). Но реально, делать это ради 2-3 "витых пар" не имеет смысла. Нагрузка явно незначительная, помеха небольшая, а требования по надежности рассматриваемых вариантов невысоки. Зато прокладка очень проста и не требует больших трудозатрат. Так и лежат в большинстве случаев небольшие сети за подвесным потолком:

Кроме этого, возможны прокладки кабелей под фальш-полом, внутри перегородок, и многие другие варианты, предусмотреть которые заранее не представляется возможным. Единственное, что можно отметить особо - укладку витой пары по плинтусу (или прямо по стене) "под гвоздик". Страшного в этом ничего нет, но все же рекомендовать такой вариант для офиса не стоит (хотя порой он применяется в промышленных помещениях даже в СКС).

Оставшиеся после укладки кабелей концы нужно завести на разъемы, которые устанавливаются в розетки (нужно разделять розетку как декоративный элемент, и закрепленный в ней разъем как часть среды передачи). Розетки можно условно разделить на используемые для установки на стену, и в короб. Настенные модели не отличаются большим разнообразием конструкций - встречаются телефонные, 3 категории с креплением проводников "под винт", и более современные, с врезными контактами через изоляцию.

) Должен делаться еще более жестко

Рисунок 5.18) должен делаться еще более жестко, чем в рассмотренном выше примере.

Тем не менее, если принято недорогое решение, рассмотрим его особенности. Главное отличие - центральный узел, который связывает коммуникации рабочих групп в единую сеть. С технической точки зрения это коммутатор, с одной стороны связывающий коммутаторы рабочих групп друг с другом, с другой - обеспечивающий подключение серверов и других общих ресурсов.

Рисунок 5.23. Структура сети небольшого предприятия

В самом простом случае роль центрального коммутатора может выполнять такой же свитч, как и в сетях рабочих групп. Но все же предпочтительнее использовать более мощный управляемый коммутатор известного производителя. Ведь если выход из строя (или сбой) свитча рабочей группы вызовет простой 5-10 человек, то центрального узла - все 40-60.

Так же желателен более строгий подход к установке оборудования. Простой навесной (или напольный) шкаф с коммутационной панелью, источником бесперебойного питания, и другими необходимыми составляющими становится необходимостью, а не роскошью. Стоимость при этом растет на проценты, а надежность сети порой повышается в разы.

Нужно отметить, что при использовании управляемых коммутаторов можно значительно более гибко управлять построенной сетью. Например, создать виртуальные сети (VLAN), установить пониженную скорость, собирать статистику, осуществлять мониторинг, и многое другое (более подробная информация по активному оборудованию содержится в Главе 10).

Кроме этого, при том падении цен на Gigabit Ethernet, которое происходит в настоящий момент, вполне оправдано подключение серверов по протоколу 1000baseT. И об этом стоит серьезно задуматься перед покупкой центрального коммутатора.

Глава 5 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Небольшие сети для офисов.

Глава 5. Небольшие сети для офисов.

Самая длинная дорога начинается с первого шага

Рассматривать построение сетей "в общем" не имеет смысла. Несмотря на то, что во всех случаях используется практически одинаковое оборудование, одинаковая среда передачи, слишком сильно разнится подход для соединения нескольких компьютеров в офисе, и построение структурированной кабельной сети масштаба группы зданий.

Каждый небольшое фрагмент будет одинаков, а вся сеть в целом - различна. В этой главе будут в общих чертах описаны наиболее характерные варианты, такие как простейшая сеть из нескольких компьютеров, сеть малого офиса (5-10 компьютеров), и недорогая сеть небольшой фирмы (до 40-60 компьютеров).

При этом рассмотрение базовых свойств среды передачи и функционирования протоколов разных уровней вынесено в 7, 8 и 9 главы, а подробности технической реализации больших домашних (территориальных) сетей рассмотрены во второй части этой книги.

Если придерживаться формальной логики, то рассматривать практические моменты нужно только после полного описания всех теоретических аспектов. Но, на мой взгляд, углубляться в тонкости функционирования сети можно только после получения практических навыков (или хотя бы понятия о них).

Несколько в стороне будет оставлен вопрос выбора производителя оборудования и материалов. Для недорогих сетей этот вопрос стоит очень остро, и вполне заслуживает отдельной главы (или даже нескольких глав).

Глава 5 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Готовый разъем RJ-45 на кабеле.

Рисунок 5.6. Готовый разъем RJ-45 на кабеле.

7. Разъем готов. Перед использованием его желательно осмотреть, обращая особое внимание на состояние контактов. Все они должны выступать из корпуса на равную высоту.

Подобную последовательность действий нужно выполнить с другим концом кабеля. При этом, необходимо особо отметить, что существует две разновидности кабелей - прямые (контакты 1-2 и 3-6 первого разъема соединяются с контактами 1-2 и 3-6 второго) и перекрестные (контакты 1-2 и 3-6 первого разъема соединяются с контактами 3-6 и 1-2 второго).

, И образовывать аккуратные "ступеньки"

Рисунок 5.10, и образовывать аккуратные "ступеньки" - оплетка, изолятор - центральная жила.

Идеология сети

Предположим, что нужно объединить рабочие места на предприятие, которое занимает по несколько комнат на каждом из 3 соседних этажей в многоэтажном доме контор. Для этого можно представить весь проект как совокупность небольших сетей из 5-10 рабочих мест в соседних комнатах (сети рабочих групп), связанных вместе. Таким образом, задача построения сети из 40-60 рабочих мест сводится к объединению в одной точке 6-8 небольших сетей масштаба отдела или рабочей группы.

С точки зрения идеологии СКС, это не слишком правильный подход, чреватый невысокой надежностью сети, и ведущий со временем к высоким эксплуатационным расходам. Особенно надо отметить, что сеть из 5-10 рабочих мест можно вполне развить до 40-60, не меняя общей структуры и идеологии. Но увеличивать сеть далее, без изменения концепции, по меньшей мере, не рационально как по техническим, так и экономическим соображениям.

Данный вариант является, на мой взгляд, пограничным размером сети, которую имеет смысл делать с нарушением стандартов СКС (и, тем более, своими силами). При этом выбор (см.

Инструменты и материалы, необходимые для оконцовывания коаксиального кабеля.

Рисунок 5.8. Инструменты и материалы, необходимые для оконцовывания коаксиального кабеля.

Разъемы типа BNC. В общем, все типы разъемов можно разделить на 3 большие группы. Для пайки (например, отечественные СР-50-74-ПВ), под обжим, и навинчивающиеся (twist-on). Первый вариант несколько надежнее, долговечнее, и даже дешевле остальных. Но требует большого времени, инструмента и высокой квалификации монтажников.

Вариант с использованием обжима наиболее распространен. Как главный недостаток такого разъема можно назвать одноразовость. В случае повреждения соединения его придется отрезать, и установить новый.

Навинчивающие разъемы редко встречаются, дороги, относительно не надежны. Единственный плюс - легкость монтажа даже в полевых условиях.

Обжимное устройство (инструмент). Более всего внешним видом напоминает большие кусачки сложной конструкции. Подавляющее большинство моделей позволяет выполнить две операции - общим центрального контакта, и обжим оплетки на хвостовике. Для этого применяются разные фасонные штампы на губках обжимного устройства.

Следует отметить следующую особенность устройства одной из самых распространенных моделей. В ней предусмотрен храповой механизм, который препятствует разжиманию губок инструмента до полного обжима разъема. При этом работа неизбежно проводится "в одно движение" - именно так, как нужно для обеспечения надежного и долговечного контакта.

Приспособления для зачистки изоляции. Конструкция коаксиального кабеля заметно сложнее, чем витой пары. Соответственно, операция по снятию части изоляции более трудоемка, требует специального приспособления. При некотором навыке, ее можно проделать при помощи скальпеля, но это будет по истине "ювелирная работа".

Т-коннекторы и терминаторы. Присоединяются к уже закрепленному на кабеле разъему. Т-коннекторы служат для подключения кабеля к сетевому адаптеру, а так же сборки кабелей в единую шину (или подключения терминатора). Терминатор - это, по сути, заглушка, соединяющая центральную жилу и оплетку через активное сопротивление, совпадающее по величине с волновым сопротивлением кабеля (для Ethernet 50 Ом). Служит нагрузкой, в которой электромагнитные волны гасятся не вызывая отраженного сигнала.

Кусачки, или бокорезы. Можно использовать любой (вплоть до ножниц или ножа) инструмент, способный разрезать тонкий коаксиал, и в случае необходимости "подровнять" кончик центральной жилы или остатки оплетки. Некоторые наборы для работы с коаксиальным кабелем комплектуются специальными кусачками с полукруглыми ножами. Они удобны в массовой работе, но не более того.

Установка разъемов на коаксиальный кабель (RG-58)

Для описания установки коаксиального разъема применим уже знакомый по витой паре пооперационный метод.

1. Начать лучше всего с той же самой операции, что и для витой пары - обрезания небольшого кончика кабеля. Хотя на первый взгляд коаксиальный кабель выглядит плотным монолитом, его оплетка очень легко "набирает" воду. А наличие влаги вовсе не способствует возникновению качественного контакта. 2. Зачистка изоляции. Для коаксиального кабеля это весьма деликатная операция, при проведении которой используется специальный инструмент, отдаленно напоминающий бельевую прищепку. Кабель RG-58 (подобно веревке) закладывается под подпружиненную часть. По инструкции, конец кабеля не должен выступать за габарит устройства. Но в реальности удобнее оставить "снаружи" небольшой запас в 3-5 мм. Это позволит позже исправить некоторые ошибки в работе (если они, конечно, возникнут). 3. Затем устройство несколько раз поворачивается вокруг кабеля, разрезая находящимися внутри ножами изоляцию на фиксированную глубину. Надо отметить, что под каждый тип кабеля может потребоваться индивидуальная настройка ножей.

Инструменты и материалы, необходимые для установки разъемов на витопарный кабель.

Рисунок 5.1. Инструменты и материалы, необходимые для установки разъемов на витопарный кабель.

Штекерные разъемы RJ-45 (вилки). Тип разъема должен соответствовать используемому кабелю. При внешнем сходстве, конструкция врезного контакта для проводника из монолитной проволоки немного отличается от контакта, используемого в многопроволочной конструкции. Это важный момент, и ошибка в выборе рано или поздно приведет к плохому контакту со всеми вытекающими последствиями.

Второе ограничение - в сети нужно использовать разъемы соответствующей категории (3 или 5). Различие в них весьма условно, и носит скорее косметический характер. Ранее в 5 категории часто использовался специальный пластиковый вкладыш, в который укладываются проводники перед введением внутрь разъема. Его назначение - обеспечить минимальную длину расплетения пар, и тем самым улучшить электрические характеристики среды передачи.

В настоящее время преимущественно используют разъемы 3 и 5 категории одинаковой конструкции. Проводники вводятся внутрь по специальным желобкам в корпусе. Это требует несколько большей квалификации от монтажников, но в общем не представляет трудности.

Обжимной инструмент. Существует очень много разновидностей по цене от $5 до $50. Результат применения разных типов примерно одинаковый, отличие состоит скорее в долговечности и удобстве работы. В любом случае, даже инструмент начального уровня должен иметь ножи для обрезки кабеля и снятия изоляции. На практике, наиболее распространен тип HT-210 (Hanlong), который и будет использован в примерах ниже по тексту.

В самом крайнем случае можно обжать разъем подручным инструментом (отверткой). В опытных и твердых руках результат получится вполне сносным, но рекомендовать такой подход как "обычный" ни в коем случае нельзя.

Глава 5 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Эскизный проект построения сети.

Рисунок 5.19. Эскизный проект построения сети.

На основании плана (и геометрических размеров помещения) нужно определиться с закупкой оборудования и материалов по следующим позициям:

сетевые карты; коммутатор; кабель; штекерные разъемы (вилки); гнездовые разъемы (розетки); абонентские кабеля; короба и декоративные элементы; расходные материалы; инструменты и приспособления.

Выбор конкретной фирмы-изготовителя вопрос достаточно сложный. На этот счет есть множество мнений, а их противостояние часто не уступает по накалу знаменитому "Intel против AMD". Замечу лишь, что для решения простых задач вполне годится материалы и оборудование даже малоизвестных марок типа Genius, Surecom, Eline, Compex, и им подобных. Конечно, при использовании более известных брендов (3com, Cisco, Intel, и т.д. ) сеть хуже работать не будет. Но вероятно, что адекватного выигрыша в скорости и долговечности получить не удастся из-за условий, описанных выше.

В крайнем случае, можно воспользоваться консультацией фирмы-продавца. Нужно просить "средние" решения, и с очень большой вероятностью это будет как раз то, что нужно.

Отдельно нужно рассмотреть случай, когда параллельно локальной сети делается телефонная разводка от мини-АТС. Для небольшого офиса это скорее не типичный случай, чем общепринятая практика, поэтому подробнее этот вариант будет рассмотрен в следующем примере. Но надо отметить, что требования к качеству кабельной системы для передачи голоса очень низки по сравнению с передачей данных, и при необходимости прокладка производится без каких-либо проблем.

Кабель готов к использованию.

Рисунок 5.14. Кабель готов к использованию.

Кабель готов к использованию, и его можно присоединять в сетевому адаптеру. Ошибиться при выполнении этой операции почти невозможно.

Глава 5 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Надрезание изоляции коаксиального кабеля

Рисунок 5.9. Надрезание изоляции коаксиального кабеля

4. После надрезания изоляции нужно осторожно удалить отрезанные части. Если все было сделано правильно, то внешний вид конца кабеля должен соответствовать показанному на

Обжим оплетки BNC разъема.

Рисунок 5.13. Обжим оплетки BNC разъема.

9. Остается присоединить к разъему Т-коннектор, терминатор, и кабель можно присоединять к сетевому адаптеру.

Обжим разъема RJ-45.

Рисунок 5.5. Обжим разъема RJ-45.

6. Перед обжимом желательно еще раз убедиться, что все жилы и оболочка кабеля находятся на положенных местах. После этого можно вставить разъем в соответствующее гнездо на инструменте, и в одно движение (но плавно), произвести обжим. При этом острые кромки контактов прорежут изоляцию, и обеспечат надежный контакт. А фиксатор будет утоплен внутрь корпуса, дополнительно закрепляя кабель.

Основные моменты настройки компьютеров

Останавливаться подробно на этом этапе создания сети не имеет большого смысла. Перечислить все множество протоколов и операционных систем трудно. Тем более, нельзя в рамках данной книги охватить все разнообразие особенностей программного обеспечения. Но хотя бы основные моменты установления связи систем с ОС Windows по протоколу TCP/IP нужно показать.

Будем исходить из предположения, что сетевые карты установлены. При этом на рабочем столе должен появиться значок "сетевое окружение".

Особенности практической реализации сети.

Основным отличием кабельной инфраструктуры небольшого предприятия от сети рабочей группы является наличие межэтажных линий (вертикальная разводка в терминологии СКС). Для их прокладки используются специальные шахты слаботочной проводки, которые обычно используются для телефонии и охранной сигнализации.

Бывают случаи, когда для силовой, и для слаботочной проводки используется одна и та же шахта. При этом через кабеля 220/380 Вольт могут идти весьма большие токи, способные вызвать наводки на витую пару. Да и с точки зрения электробезопасности в этом случае не все обстоит хорошо. Выходы есть - это прокладка в металлорукаве, в отдельной трубе, использование экранированной витой пары. В самом крайнем случае остается вариант строительства сети с применением оптоволокна.

Расположение шахт оказывает самое непосредственное влияние на топологию сети, и это надо учитывать еще на стадии составления эскизного проекта. Так же важно предусмотреть способ ввода (и вывода) витой пары в шахту. Иногда это можно сделать по специальным коммуникациям (например, трубам, уложенным в стены или пол), но чаще приходится что-то придумывать, например пробивать специальные отверстия.

Проблема непроходимости межэтажных пролетов достаточно редко встречается в административных или офисных знаниях, но в возможности прокладки желательно убедиться еще до начала работ. При этом единственным надежным способом проверки можно признавать экспериментальную протяжку, так как внешний вид бывает обманчив. Может сложиться ситуация, когда одна из шахт здания забита до предела, а другая почти пуста. И небольшое изменение топологии на стадии разработки эскиза сэкономит много времени при прокладке.

Практические приемы преодоления межэтажных пролетов не сложны. Берется упругая проволока диаметром 2-4 мм, и метров 3-4 длиной, на ее конце делается плоская петля для облегчения прохождения препятствий. Желательно заизолировать проволоку изолентой или кембриком, так как даже в шахтах слаботочной проводки можно попасть в кабель 220В. Телефонисты для этих целей очень часто используют кусок стеклопрутка (можно найти внутри оптоволоконных кабелей многих типов).

Затем проволока ( или пруток) проталкивается через шахту слаботочной проводки (обычно по специальным пластиковым или металлическим трубам). К оставшемуся концу изолентой туго приматывается витая пара (без выступающих частей), и протаскивается по шахте. На следующем этаже операция повторяется.

В реальности, не всегда бывает просто сделать даже такую внешне простую операцию, и к ней для более подробного рассмотрения придется вернуться во второй части книги (строительстве домашних сетей).

Вторая особенность строительства коммуникаций, связывающих рабочие группы, это необходимость вести значительную связь в помещениях общего пользования. Например, коридорах, переходах, лестничных площадках, и т.п. При этом могут возникнуть очень сложные вопросы с собственником помещений, охранными службами, и т.п. Это то же желательно учитывать и прорабатывать заранее.

В третьих, как уже говорилось несколькими абзацами выше, центральная точка нуждается в значительно лучшей оформлении и оборудовании, чем коммутаторы рабочих групп. Связано это как с большей стоимостью простоя, так и с необходимостью хоть как-то управлять сетью.

К тому же, кроме коммутатора наверняка будет один, а скорее и несколько серверов. Им то же не помешает установка в шкаф, источник бесперебойного питания, и квалифицированное обслуживание.

Более того, для сети такого размера необходимо место для администратора. Даже если он "приходящий", без этого обойтись будет трудно.

И последняя (но очень важная) особенность рассматриваемого типа сетей. При количестве сотрудников в 40-60 человек можно с уверенностью сказать, что на предприятии есть мини-АТС. Если она уже установлена, и кабельная инфраструктура разведена, то вопросов не возникает.

Но при совместном строительстве обоих сетей (вычислительной и телефонной) очевидно, что нужно использовать одни и те же трассы и короба. В стандартах СКС это не только допускается, но и прямо рекомендуется, поэтому сложностей с подбором материалов не возникнет.

Глава 5 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Подготовка к работе с коаксиальным кабелем (RG-58)

Для работы потребуется коаксиальный кабель, два разъема, два Т-коннектора, два терминатора, устройство для обрезки, и обжимные клещи (crimping tool). Сам процесс может занять сравнительно много времени, около 3-5 минут.

Коаксиальный кабель. Существует много типов коаксиального кабеля - от РК-50 Российского производства, до весьма сложных (и дорогих) конструкций иностранных производителей. Отличие может быть в диаметре, материале диэлектрика, центральной жилы, экрана. Поэтому под каждый тип кабеля могут потребоваться свои особенные разъемы.

Но на практике наиболее распространен кабель RG-58, для которого разработаны разъемы типа BNC.

Подготовка к работе с витопарным кабелем (UTP)

Для работы потребуется витая пара, два разъема RJ-45, обжимное устройство. И примерно 1 минута на сам процесс. Но сначала надо определиться с выбором материалов и инструмента.

Витая пара. Так как для протоколов 10/100baseT используется только две пары, то можно использовать кабель 2-х или 4-х парный. При использовании 4-х парного варианта две пары остаются в резерве (могут быть использованы, например, в 1000baseT).

Следует различать кабель с проводником из монолитной проволоки толщиной 0,5 - 0,65 мм (solid), и многопроволочные конструкции, в которых проводники состоят из нескольких (обычно 7) тонких проволок 0,2 мм. Второй вариант имеет значительно более плохие электрические характеристики, и используется только для изготовления коммутационных шнуров, которым необходима большая гибкость.

Подключение по локальной сети - свойства.

Рисунок 5.16. Подключение по локальной сети - свойства.

Далее нужно выбрать пиктограмму "подключение по локальной сети - свойства", и открыть соответствующее окно. "Клиент для сетей Микрософт" установится автоматически, в любом случае. "Служба доступа к сетям и принтерам:" используется при работе через сетевое окружение, и для доступа в Интернет, например, не нужна.

В случае необходимости, нужную службу или протокол можно легко добавить или убрать при использовании соответствующих кнопок.

Практическая прокладка сети

Ну вот, эскиз сделан, материалы закуплены, оборудование в наличии. Можно начинать строительство сети.

Первое, что необходимо сделать - это исследовать ситуацию с силовой проводкой. Очень неприятно, когда кабель под напряжением 220 Вольт попадает под бур перфоратора при изготовлении отверстия в стене, или гвоздь при прибивании короба. Конечно, если силовая проводка разводится одновременно с коммуникациями ЛВС, проблемы не возникает. Но когда кабеля уже уложены в стенах, к ним нужно относиться с большой осторожностью. Не стоит надеяться, что строители соблюли все требования ГОСТов и здравого смысла. Трассы могут иметь весьма неочевидные (и даже тупиковые) ответвления, или изгибы.

Для обнаружения скрытой проводки применяют специальные пробники (датчики электромагнитного поля). Приборы это простые, не дорогие, и весьма надежные. Если под рукой их не оказалось, то придется руководствоваться общими признаками - розетками, выключателями, распределительными коробками. Обычно силовая проводка проходит в стенах на 10-15 см. ниже потолка, но осторожность лишней не будет.

Однако, опасность силовой проводки заключается не только в возможности повреждения кабелей. При близком расположении с витой парой, на последнюю возможны наводки, влекущие сбои связи. Чем ближе расположены кабеля друг к другу, и чем больший ток протекает по силовой цепи, тем сильнее негативное влияние.

В некоторых национальных стандартах этот параметр очень жестко нормируется (вплоть до разнесения кабельных систем на 60 см. друг от друга). В Российской практике, инсталляторы СКС используют более либеральные правила. Внутриофисная проводка (мощность потребления менее 2 киловатт) не представляет угрозы целостности данных, и сети могут монтироваться рядом, или в одном и том же коробе (по соображениям электробезопасности короб должен иметь внутреннюю перегородку).

Второй по важности вопрос - отверстия в стенах и перегородках. Мало того, что эту грязную часть работы желательно пройти до распаковки из коробок красивой фурнитуры, и тем более, активного оборудования. Вполне может оказаться, что в самом удобном "на бумаге" месте стена окажется совершенно непроходимой. Или неожиданно подвернется силовая проводка. Будет очень неприятно, если заранее прибитый короб закончится на расстоянии 10 см. от нового отверстия. Наставить его не сложно, но "заплатки" никогда не улучшали внешний вид коммуникаций.

В зависимости от задач можно использовать разное оборудование. Для деревянной, или тонкой кирпичной стены (в один, максимум два киприча) вполне можно обойтись бытовой электродрелью с соответствующим сверлом. Для преодоления более серьезных преград (от 15 сантиметров до 1 метра) не обойтись без перфоратора. Устройство это дорогое, и при разовых работах проще всего взять в аренду вместе с соответствующими бурами.

Часто проще обойти капитальную стену в дверном проеме, как это сделано на эскизе (

Пример установки активного оборудования (хаб и миниАТС).

Рисунок 5.22. Пример установки активного оборудования (хаб и миниАТС).

При необходимости можно использовать специальные настенные шкафы (как рассчитанные на 19-ти дюймовое оборудование, так и нет). Для улучшения технических или эксплуатационных показателей небольшой сети это не нужно. Но очень часто шкафы приходится использовать из соображений внешнего вида. Так, например, на Рисунок 5.19 активное оборудование желательно установить почти перед дверью в комнату руководителя, на самом видном месте. Очевидно, что без дорогостоящего шкафа (да еще известного производителя) никак не обойтись по имиджевым соображениям.

Если же планировка и размеры арендуемых помещений позволяют выделить удобный "угол", в который не заглядывают посетители, и который не бросается на глаза сотрудникам, вполне можно обойтись вариантом, показанном на Рисунок 5.22.

Глава 5 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Прямой и перекрестный кабель

Рисунок 5.7. Прямой и перекрестный кабель

Физический смысл достаточно прост - передатчик одного устройства должен быть соединен с приемником другого. Поэтому, для соединения одинаковых устройств (например, двух компьютеров) нужно использовать перекрестный кабель. В хабах, коммутаторах, и подобном оборудовании конструктивно заложена перекрестная разводка, и для их соединения с компьютером используется прямой вариант кабеля.

В то же время, например два хаба, два коммутатора, или хаб с коммутатором можно соединять двумя вариантами. Либо перекрестным кабелем в обычные порты, либо прямым кабелем в порты uplink (в некоторых моделях для изменения разводки порта используется специальный переключатель). В новом активном оборудовании эта проблема обычно решена кардинально - введена функция автовыбора, поэтому будет нормально работать любой вариант разводки пар в кабеле.

Для дополнительной защиты кабеля от механических повреждений, около разъема может быть использован защитный колпачок. Простая и дешевая мера, которой, к сожалению часто пренебрегают. Кроме этого, некоторые типы защитных колпачков защищают от обламывания (при грубом обращении) защелки разъема RJ-45.

Для установки разъема в гнездо сетевого адаптера дополнительных навыков не требуется - ошибиться совершенно не возможно. Единственное, на что стоит обратить внимание - проверить качество фиксация (разъем не должен выниматься без нажатия на соответствующий элемент).

Глава 5 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Протокол Интернета TCP/IP.

Рисунок 5.17. Протокол Интернета TCP/IP.

Некоторой настройки требует "Протокол Интернета TCP/IP". В соответствующих полях нужно прописать в явном виде IP-адрес компьютера. На Рисунок 5.17. использован адрес 192.168.0.2 и маска 255.255.255.0.

Прописывать адрес шлюза, и DNS для простой сети нет необходимости.

Работоспособность полученной сети удобно проверять командой ping. Для этого из командной строки запускается ping 192.168.0.1 (адреса, с которым нужно связаться). Если получается ответ типа "Ответ от 192.168.0.1: число байт=32: время=1мс TTL=64", то все сделано нормально, и на уровне IP сеть работает. Если ответ "Превышен интервал времени для запроса", то что-то сделано не правильно, и нужно искать причину неисправности.

При успешном испытании сети можно настраивать необходимое программное обеспечение более высокого уровня - обмен файлами, ftp, http, использование базы данных, и т.п. Но этот момент лежит уже далеко за рамками данной книги.

Глава 5 | «« Назад | Оглавление | Вперед »»

Разъем RJ-45 и порядок обжима проводников.

Рисунок 5.3. Разъем RJ-45 и порядок обжима проводников.

Можно заметить, что пары подключаются к следующим контактам - 1-2, 3-6, 4-5, 7-8. В 10/100baseT используется только первые две пары контактов - 1-2 и 3-6, остальные являются резервными. Если используется 2-х парный кабель, то подключать пары нужно именно к этим контактам, оставляя остальные свободными.

Для сортировки проводников неизбежно придется расплетать пары. Это нужно делать на минимальную длину (по стандарту не более чем на 1,25 см), как можно меньше нарушая структуру пар, геометрические размеры и шаг повива не задействованной в разъеме части кабеля.

После того, как проводники будут ровно уложены, и выпрямлены, нужно выровнять край - немного подрезать на одну длину.

Обжимание центрального

Рисунок 5.12. Разъем перед обжиманием оплетки.

Оплетку (и фольгу, если она есть) нужно аккуратно расправить, и пустить поверх хвостовика корпуса разъема. Если кабель имеет редкую или непрочную оплетку, то желательно ее собрать в несколько более плотных "косичек". Затем нужно поставить трубочку на место.

8. Далее нужно поместить разъем в обжимное устройство, и: обжать. Распространенные модели инструмента позволят сделать это только "в одно движение", и только с определенным усилием.

Розетка для установки в короб

Маркировка, установка активного оборудования

В маркировке построенной сети нет ничего сложного. Нужно, что бы любой конец кабеля (даже не разделанный) был промаркирован. Желательно, что бы маркировка была нанесена на эскизный проект в виде подписей, или специальных таблиц.

Но важность этого нехитрого мероприятия такова, что вполне заслуживают отдельного подзаголовка хотя бы по следующей причине: хорошо известно, насколько часто требование маркировки не соблюдается. И так же известно, сколько проблем это причиняет в дальнейшем. Сэкономленные при строительстве 2-3 часа, зачастую оборачиваются в дальнейшем серьезными работами по прокладке новых коммуникаций.

Технически выполнить маркировку можно самыми разными способами. Например, нанесение надписей на оболочку кабеля специальным маркером (или даже шариковой ручкой), приклеивание скотчем бумажной "записки", специальные пластиковые метки: Либо вставки в розетки, кросса, коммутационной панели.

Годится все, что даст возможность однозначно определить начало и конец каждого кабеля в сети. Причем не только на следующий день после окончания строительства, но и спустя 2-3 года.

После строительства (инсталляции) кабельной системы остается только установить активное оборудование, и программное обеспечение.

При этом используются самые различные варианты. Например, коммутатор можно установить на стену, за подвесной потолок, на стол, или еще каким-либо образом. Главные требования - отсутствие возможности механического повреждения, надежное электропитание, и пожаробезопастность.

Если в офисе есть мини-АТС, то более чем целесообразно разместить активное оборудование локальной сети рядом с ней. А кабельную разводку пустить в одном и том же коробе, устанавливая на рабочих местах сдвоенные розетки.

Сеть небольшой фирмы (40-60 рабочих мест)

Строго говоря, для таких объемов уже вполне экономически и технически оправдано строительство структурированной кабельной сети (СКС). Недорогая сеть, построенная только в расчете на существующие рабочие места, и с распределенным по территории активным оборудованием, целесообразна скорее как временный вариант, чем долгосрочное решение.

С другой стороны, в России огромное число предприятий с подобной численностью сотрудников не имеет твердой уверенности в продлении краткосрочных договоров аренды. На практике мне не раз приходилось видеть, как новый арендатор был вынужден демонтировать оставшуюся от предыдущей фирмы (и очень не дешевую) сеть из-за самых различных причин. Начиная от отсутствия необходимости в передаче данных вообще, до иного, чем прежде, расположения комнат.

Кроме этого, финансовое положение заказчиков часто не способствует большим капитальным затратам... В таких условиях вкладываться в инфраструктуру просто рискованно.

Данный вариант мало отличается от рассмотренного выше, и скорее является наиболее простым вариантом его развития. Поэтому, ограничимся кратким рассмотрением идеологии, и некоторыми технические особенности построения подобных сетей.

Снятие оболочки кабеля.

Рисунок 5.2. Снятие оболочки кабеля.

3. Сортировка и выравнивание проводников. В принципе, нет никакой разницы, какая из пар кабеля будет подключена к передатчику сетевого адаптера, а какая к приемнику. Главное, что бы были подключены именно пары, а не проводники из разных пар.

Очевидно, что значительно проще делать все разъемы одинаково, а еще лучше по общему для всех разъемов в мире стандарту. Благо, что он есть - EIA/TIA-568В.

Соединение в сеть двух компьютеров.

Как самое большое здание может быть построено из небольших кирпичиков, так и прокладка коммуникаций любого масштаба сводится в конечном итоге к соединению между собой двух активных устройств (компьютеров, коммутаторов, повторителей, маршрутизаторов).

Для простейшей сети кроме двух компьютеров потребуются два сетевых адаптера, и соответствующим образом оконцованный кабель (коаксиальный или витая пара). Процесс установки адаптеров, как правило, весьма прост, и в дополнительном пояснении не нуждается. В крайнем случае, его можно провести по описанию, которое должно прилагаться к программному обеспечению на оборудование.

Таким образом, для соединения двух компьютеров в сеть Ethernet необходимо провести следующие операции:

изготовление кабеля, и его подключение к сетевым адаптерам; настройка компьютеров.

Дополнительную сложность вызывает то, что первый пункт зависит от среды передачи, и должны быть рассмотрен отдельно для разных случаев (коаксиального кабеля и витой пары). Несмотря на то, что "коаксиал" уже давно не применяется в больших сетях, он остается удобным средством для соединения нескольких компьютеров с минимальными затратами. Поэтому его необходимо описать (хоть и достаточно кратко).

Составление эскизного проекта

При наличии большого опыта и некоторого запаса расходных материалов, можно обойтись без эскизного проекта. Уж слишком прост рассматриваемый вариант сети для реализации на практике. Но даже в этом случае не помешает сделать простейший набросок, и подписать его у заказчика (или руководителя). Как показывает практика, бумага с подписью слишком часто бывает не лишней.

Основная проблема при разработке подобного проекта - выбрать наилучший путь прокладки кабелей от рабочих мест, и размещения коммутатора. Тут очень много зависит от планировки, материала и толщины стен, и общие рекомендации дать сложно. Тем не менее, задача эта не сложная, и для ее решения вполне достаточно здравого смысла. В любом случае, эскиз весьма условен, и небольшие коррекции по мере строительства сети пойдут ему только на пользу.

Особое внимание нужно обратить на вопросы электропитания коммутатора и сервера. Оно должно быть достаточно надежным. Иногда имеет смысл отремонтировать старую розетку, или поставить новую. Так же не помешает подвести хорошее защитное зануление/заземление. Удлинители крайне не желательны - при уборках или перемещениях мебели они страдают в первую очередь.

Вот пример простого эскизного проекта:

Создание сети малого офиса (5-10 рабочих мест)

После успешного соединения в сеть двух компьютеров, можно постараться расширить сеть до 5-10 машин. С выделенным сервером, принтером, и доступом в Интернет. Несмотря на небольшую величину, такие проекты вполне востребованы. Именно такую конфигурацию имеет подавляющее большинство сетей малых офисов.

Попробуем конкретизировать задачу для некой средней фирмы.

Предположим, для работы на одном из этажей арендованы 2-3 комнаты средних размеров, для 7-8 сотрудников. Серьезных требований по надежности, и скорости не ставится. Все несколько проще - на сервере хранятся общие файлы, работает бухгалтерская программа. Для совместного пользования выделен сетевой принтер начального уровня. И, конечно, вся эта сеть подключена к провайдеру Интернет посредством канала Ethernet.

Установка разъемов на витопарный кабель (UTP)

Порядок работы при установке разъемов лучше всего расписать по операциям, и сопроводить их фотографиями.

1. Необходимо ровно отрезать кабель. Даже если старый срез хорошо выглядит, вполне возможно, что под оболочку проникла влага или грязь. Желательно пожертвовать 5-10 сантиметрами, чем рисковать получить некачественное соединение.

2. Снятие оболочки. Для установки разъема нужно освободить от оболочки примерно половину дюйма (1,25 см) проводников. Большинство обжимных инструментов имеют для этого специальное приспособление - пара лезвий и ограничитель. Нужно вставить конец кабеля до упора, и надрезать изоляцию. Именно надрезать, а не прорезать - важно не повредить жилы кабеля. В материале оболочки должно быть достаточно мела для легкого "отламывания" по получившейся линии надреза.

Выбор идеологии

Очевидно, что задачу можно решить разными способами, с разной стоимостью, надежностью, и долговечностью. Что важнее, что предпочесть?

В Главе 4 было показано, что традиционный подход построения структурированных кабельных сетей (СКС) может повлечь лишние затраты. Для их оптимизации нужно задать еще некоторые дополнительные условия, позволяющие выбрать идеологию построения ЛВС. Этот процесс удобно показать в виде следующей блок-схемы:

Выбор идеологии построения сети.

Рисунок 5.18. Выбор идеологии построения сети.

Так как данная книга посвящена строительству недорогих сетей своими силами, при несоблюдении указанных условий нельзя предложить иного выхода, как обратиться к серьезным системным интеграторам. Которые смогут качественно, быстро, но совсем не дешево построить нужную вам сеть. В остальных случаях вполне возможно решить задачи с меньшими затратами.

Однако, категорически не рекомендуется впадать в противоположную крайность, и пытаться построить сеть на остатках коаксиального кабеля и списанных сетевых адаптерах. Это, разумеется, возможно, но имеет смысл только для 2-3 компьютеров при серьезнейшей нехватке ресурсов, например в школьном кабинете информатики.

Что из себя будет представлять оптимальное на сегодня решение? Для офисной сети нет никакого смысла ограничиваться 10 мегабитами, и, тем более, использовать коаксиальный кабель. Так же отошла в прошлое разделяемая среда - неуправляемые коммутаторы по стоимости сравнялись с хабами (подробно особенности активного оборудования описаны в 10 главе).

Использование кроссов, специальных телекоммуникационных шкафов представляется не целесообразным. Но настенные короба совсем не помешают. Розетки крайне желательны, но, в крайнем случае, можно обойтись и без них.

Выход с папку "сеть и удаленный доступ к сети".

Рисунок 5.15. Выход с папку "сеть и удаленный доступ к сети".

Выйти в папку "сеть и удаленный доступ к сети" весьма не сложно - по правой кнопке мыши на пиктограмме "сетевое окружение" выбирается строка "свойства".

Выравнивание проводников перед введением в разъем.

Рисунок 5.4. Выравнивание проводников перед введением в разъем.

4. Вставлять проводники в разъем нужно плавно и не торопясь. Каждая жила должна попасть в свой паз внутри RJ-45, и дойти до упора. Процесс удобно контролировать через прозрачный корпус разъема (при необходимости можно использовать лупу). Если какой-либо проводник не прошел до конца, нужно вытащить кабель целиком из разъема и повторить процесс начиная с п. 3.

5. Далее нужно как можно глубже засунуть в корпус разъема край оболочки кабеля. По крайне мере, он должна заходить "за" фиксатор, что бы после обжима удерживаться последним.