Сетевые технологии. Актив-пассив
30 октября 2003
Рубрика: Интернет и сети.
Автор: Мурат Валеев, Олег Астахов.

pic

Технические средства для локальных вычислительных сетей (ЛВС) принято подразделять на активные и пассивные элементы. Воспользуемся принципами двойной итальянской бухгалтерии и попробуем подвести сальдо между активом и пассивом компонентов локальной вычислительной сети. Начнем с определений предмета обсуждения. Под активным оборудованием ЛВС (АКТИВ) обычно понимается набор технических средств, обеспечивающих обработку, преобразование, маршрутизацию сигналов, распространяемых в ЛВС.

Обычно в набор активного оборудования включаются следующие типы приборов:

• сетевой адаптер (LAN card) — карточка, которая вставляется в компьютер и обеспечивает подсоединение пользователя к ЛВС
• репитер (REPITER) — прибор, как правило, с двумя портами, предназначенный для увеличения длины сетевого сегмента
• концентратор (ACTIVE HUBE, многопортовый репитер) — прибор с 4-32 портами, обычно используемый для объединения пользователей в сеть
• мост (BRIDGE) — прибор с 2 портами, обычно используемый для объединения нескольких рабочих групп ЛВС, позволяет осуществлять фильтрацию сетевого трафика, разбирая сетевые (MAC) адреса
• коммутатор (SWITCH) — прибор с 4-32 портами, обычно используемый для объединения нескольких рабочих групп ЛВС (многопортовый мост)
• маршрутизатор (ROUTER) — используется для объединения нескольких рабочих групп ЛВС, позволяет осуществлять фильтрацию сетевого трафика, разбирая сетевые (IP) адреса
• медиаконвертер — прибор, как правило, с двумя портами, обычно используемый для преобразования среды передачи данных (коаксиал-витая пара, витая пара-оптоволокно)
• трансивер — прибор, как правило, с двумя портами, обычно используемый для преобразования интерфейса передачи данных (RS232-V35, AUI-UTP).
К пассивным элементам ЛВС относят:
• кабель ЛВС (CABLE) — коаксиальный, витая пара или оптоволоконный кабель, обеспечивающий физический уровень передачи сетевого сигнала
• розетка (SOCKET) — одно- или двухместное устройство для подключения пользователей к ЛВС
• коммуникационная панель (PATCH PANEL) — устройство с 8-48 портами для коммутации элементов ЛВС
• коммуникационный шкаф (CABINET) — стандартная 19-дюймовая конструкция для размещения активного и пассивного оборудования в коммуникационном центре ЛВС
• коммуникационный шнур (PATCHCORD) — гибкий кабель с разъемами ЛВС на концах, используемый для подключения оборудования к розеткам ЛВС и коммутации активного оборудования на патчпанель
• короба (CABLECHANNEL), лотки, подвесы и прочие элементы проводки.

Некоторые первичные сведения о характеристиках и особенностях выбора пассивных элементов ЛВС приведены во вводной статье (см.: InfoCOM.UZ, №3, 2003). Лейтмотивом нашей первой публикации было предостережение от легкомысленного отношения к выбору пассивных элементов ЛВС. Обычно заказчик без длительных уговоров соглашается на дорогостоящее активное оборудование и зачастую даже требует установки карточек, концентраторов и коммутаторов только марки бренд, например фирмы 3СОМ. При этом затраты на качественное пассивное оборудование кажутся ему излишними. Это похоже на попытку залить разбавленный бензин марки 76 в навороченную 3СОМ-иномарку. В результате ЛВС начинает чихать, дымить, заклинивать и терять мощность. Попытки сменить масло, продуть свечи и даже пинки по баллонам не помогают и, в конце концов, наша 3СОМ-иномарка отправляется на капремонт. Первый вывод двойной итальянской бухгалтерии:
«Самое лучшее активное оборудование не сможет нормально функционировать на безграмотно выбранных или плохо смонтированных пассивных элементах»

Кратко остановимся на некоторых характеристиках пассивного оборудования ЛВС.
Как уже упоминалось, кабель ЛВС бывает коаксиальным, витая пара (UTP) и оптоволоконным. В современных сетях не редкость использование в одном проекте кабеля всех трех типов.
Коаксиальный кабель в настоящее время используется довольно редко, в основном для подключения удаленных пользователей или для дешевых офисных сетей. Чаще всего встречается кабель RG58 (волновое сопротивление 50 Ом) диаметром 4 и 2 мм (подразумевается диаметр внутреннего диэлектрика). При оценке качества коаксиального кабеля следует обратить внимание на плотность оплетки (не менее 75%, лучше 100%). Для этого необходимо снять верхний слой ПХВ-изоляции, оголить металлическую оплетку (обычно медную) и посмотреть, насколько плотно витки оплетки прилегают друг к другу. На кабеле хорошего качества оплетка полностью перекрывает следующий слой диэлектрика, витки плотно прилегают друг к другу. Плохая оплетка ухудшает характеристики кабеля, уменьшает максимально допустимую длину сегмента, снижает помехозащищенность сети.

«Проверьте маркировку коаксиального кабеля! Простой телевизионный кабель внешне ничем не отличается от кабеля RG58 для ЛВС»
Кабель витая пара (UTP) используется в настоящее время наиболее часто. Существует пять категорий кабеля UTP: cat 3, cat 4, cat 5 (cat 5е), cat 6, cat 7. Кабели первой и второй категорий используются для передачи речи и данных на низких скоростях. Стандарт ЕIА/ТIА-568 (США) определяет спецификации для третьей, четвертой и пятой категорий UTP. В этом документе нормируются следующие параметры: емкость, волновое сопротивление, коэффициент затухания, переходное затухание на ближнем конце. В ЛВС со скоростью передачи данных 100 Мбит/с применяется, как правило, волоконно-оптический кабель или UTP пятой категории, хотя имеются варианты реализации «быстрого» Ethernet и на UTP третьей категории, но это уже принадлежит истории. UTP широко используется в структурированных кабельных системах. Технология применения UTP для сети Ethernet, положенная в основу стандарта 10Base-T, была разработана Роном Шмидтом, одним из основателей фирмы SynOptics.
Следует учесть, что категория проводки определяется по элементу с самой низкой категорией. Например, если все элементы сети имеют категорию 6е, а соединительные шнуры (патчкорды) имеют категорию 5, то ЛВС сертифицируется только на категорию 5.
«Если Вы хотите сертифицировать вашу сеть, все элементы должны соответствовать требуемой категории!»

Основные характеристики кабеля UTP приведены в таблице.

pic

Кроме того, кабель может быть экранированным и неэкранированным, для внешней и внутренней проводки, в специальном противопожарном исполнении и т. д. Следует обратить внимание на наличие маркировки и разметки кабеля. Учтите, что длина кабеля может быть маркирована не только в метрах, но и в футах (английская стандартная мера длины, равная приблизительно 30 см). Экранированный кабель обычно на 40-50% дороже обычного и используется в сетях повышенного быстродействия и надежности. Такой кабель является более помехоустойчивым и менее доступным со стороны средств электронного шпионажа. Однако для работы ЛВС на экранированном кабеле необходимо выстраивать «экранированную цепочку» по всему задействованному оборудованию ЛВС: сетевая карточка — патчкорд — розетка — кабель ЛВС — коммуникационная патчпанель — патчкорд -концентратор/коммутатор. Разрыв цепочки резко снижает показатели помехозащищенности сети.

«При использовании экранированного кабеля UTP все остальные элементы ЛВС также должны быть экранированными!»
Наш опыт позволяет рекомендовать кабель UTP следующих производителей: ALCATEL, BELDEN, SIEMENS, SIEMON.

pic

Оптоволоконный кабель, несмотря на солидный возраст, соизмеримый с возрастом ЛВС, стал набирать популярность сравнительно недавно. Относительно высокая стоимость и трудность прокладки и терминации с лихвой окупаются широким перечнем достоинств, в том числе:

• огромная пропускная способность (практически предел не достигнут до сих пор)
• большие расстояния, на которые можно передать данные без переприема
• полное отсутствие помех и высокая помехоустойчивость
• безопасность передаваемых данных, недостижимая для других методов передачи данных.

Аргументы скептиков, связанные с дороговизной оптоволокна, в последнее время сводятся к нулю благодаря быстрому снижению стоимости оптоволокна, которая уже приближается к цене витой пары и коаксиального кабеля. Оборудование для работы с многомодовым оптоволокном уже сейчас соизмеримо по стоимости со свитчами, работающими по меди. Остается достаточно высокой стоимость терминации оптоволокна, но, поверьте нам, это уже вполне реальные деньги.
«При проектировании кампусной сети с высокими требованиями к надежности передачи данных смело используйте оптоволоконные линии связи»

pic

Кроме деления на различные технологические исполнения кабеля (защитные оболочки, количество волокон и т.д.), оптоволоконный кабель подразделяется на две категории: многомодовый кабель (ЛВС, горизонтальная и магистральная проводка) и одномодовый кабель (как правило, магистральная проводка ЛВС и телекоммуникации).
Оборудование для работы с многомодовым оптоволокном на порядок дешевле одномодового, но работает с таким кабелем, как правило, на расстоянии до двух километров. Проектирование сетей на одномодовом волокне оправдывается такими преимуществами, как работа без промежуточного оборудования на расстояния до 100 км и огромная полоса пропускания.
С технологической точки зрения нет большой разницы между прокладкой кабеля любого из упомянутых типов. Однако сложность терминации (оконечивания) и тестирования кабельных систем в системе координат «коаксиал — витая пара — оптика» возрастают в геометрической прогрессии. Под терминацией понимается разделка конца кабеля и установка соответствующего разъема (коннектора): BNC — для коаксиала, RJ45 — для витой пары, оптического разъема — для оптики. Для терминации и проверки коаксиального кабеля требуется специальный инструмент (плунжер) и обычный тестер. Для терминации кабеля витая пара необходим уже набор специального инструмента (плунжер и патчдаун) и хотя бы простейший тестер ЛВС. Для работы с оптоволоконным кабелем до недавнего времени требовалась специальная дорогостоящая станция для пайки оптоволокна, снабженная микроскопом, тонким механизмом юстировки. В последнее время также появились более простые технологии склейки оптоволокна, но и они предъявляют высокие требования к исполнителю и оснастке. Обычное соотношение выхода годных при первом опыте терминации оптоволокна не превышает величины 1:3, 1:5, то есть на одну успешную операцию приходится до трех-пяти провалов. С учетом того, что стоимость одного оптического разъема достигает 5-7 долларов, можете составить представление о степени риска операции. (При оформлении страхового полиса рекомендуем пользоваться услугами страховой компании «УзбекИНВЕСТ», лечение последствий производственного травматизма рекомендуем производить в клинике «MDS-сервис». :)

pic

При выборе коробов (CABLECHANNEL) для прокладки кабеля следует руководствоваться следующими соображениями:

• профиль короба (размер) выбирается исходя из плана кабельных разводок по приблизительной формуле: после завершения работ в коробе должно остаться как минимум 30% свободного пространства
• формула рассчитана на прокладку кабеля витая пара пятой категории. Следует учесть, что при прокладке кабеля ЛВС не рекомендованы повороты кабеля под прямым и тем более острым углом — необходимо предусматривать свободное пространство в коробе для изгиба кабеля на повороте. Обычно на магистральных участках используется короб профиля 100*50 мм, а для подвода к рабочим местам — не менее 32*12 (короба меньшего профиля ухудшают дизайн помещения)
• обращайте внимание на качество коробов и наличие переходных элементов (углы, повороты, заглушки, муфты). Короб должен быть достаточно гибким, однородным и равномерно окрашенным. К сожалению, трудно оценить такие долговременные характеристики, как устойчивость к внешним воздействиям, изменение цвета и органолептики под влиянием времени. Короба плохого качества уже в течение первого года эксплуатации могут желтеть и крошиться. Провести дополнительный монтаж в такой короб невозможно уже через год. При оценке долговременных характеристик короба предлагаем довериться мнению специалистов. Наш многолетний опыт позволяет утверждать, что наилучшим соотношением «цена-качество» обладают короба фирмы LEGRAND и MARSHALL TUFLEX
• при установке коробов в чрезмерно холодное или чрезмерно жаркое время года учитывайте поправку на сжатие-расширение коробов при изменении температурных условий
• важно, кто, как и насколько профессионально укладывает и терминирует ваш кабель. Достаточно одной затяжки или перегиба провода, и частота 100 МГц становится только предметом мечтаний. Неправильное терминирование розеток, несмотря на кажущуюся простоту, может ограничить частоту работы сети 2 МГц!!!
«Тщательно просчитывайте профиль короба. Не используйте короба «сомнительного» происхождения. Хотите работать без проблем — используйте короба фирмы LEGRAND и MARSHAL TUFLEX»

pic

Подробная информация по таким важным пассивным элементам ЛВС, как коммуникационные центры (коммуникационные шкафы) приведена в нашей предыдущей статье (см.: InfoCOM.UZ, №3, 2003). Напомним только, что шкафы бывают настенного и напольного исполнения с наиболее распространенными размерами 9, 12, 18, 32, 43 юнитов. В шкафах располагается активное сетевое оборудование, патчпанели, а зачастую и сервера, блоки бесперебойного питания и оборудование для внешних коммуникаций. С образцами коммуникационных шкафов и другого сетевого оборудования можно ознакомиться в офисе СП «МЕНАТЕК».

pic

Наиболее важными элементами пассивного оборудования ЛВС являются розетки и патчпанели. Результаты тестирования ЛВС показывают, что большая часть проблем связана именно с этим коммуникационным оборудованием. На отечественном рынке присутствует достаточно большое разнообразие обсуждаемых изделий. Безусловным лидером качества является продукция таких известных фирм, как LEGRAND, MARSHAL TUFLEX, SIEMENS, ALCATEL, AMP. Однако в последнее время вполне сносным качеством обладают простенькие и недорогие розетки тайваньского производства. Многие заказчики делают выбор в их пользу, и при прочем качественном оборудовании (кабель, патчпанели) и профессиональном монтаже такой выбор оказывается оправданным. Следует избегать множественных китайских подделок полукустарного производства, которые, к сожалению, внешне практически не отличаются от тайваньского полубренда. В этом случае опять-таки рекомендуем прибегнуть к советам специалистов.

pic

Патчпанели (коммутационная панель) бывают настенного и рековского исполнения. Настенные патчпанели обычно используются в небольших офисах, компьютерных классах и интернет-клубах для подсоединения 5-12 точек ЛВС. В настоящее время это происходит крайне редко, так как при небольшом количестве точек ЛВС заказчик в целях экономии предпочитает прямое подключение компьютеров на концентратор. Патчпанели RACK (рековское исполнение) изготовлены в стандарте 19 дюймов и монтируются в коммуникационный шкаф. Кроме того, патчпанели бывают оптическими и ТР (витая пара), экранированными и неэкранированными. Традиционный ряд размеров патчпанелей включает в себя исполнения на 8,12,16,24,32 и 48 портов. Некоторые типы патчпанелей снабжаются дополнительными аксессуарами для подвода и крепления кабеля. При выборе патчпанели необходимо в первую очередь обратить внимание на следующие факторы:

• качество разъемов (модулей). На некоторых типах патчпанелей мы столкнулись с почти непреодолимыми дефектами модулей. Практика показывает, что красивое обрамление некачественных модулей создает больше проблем, чем скромный дизайн с использованием бренд-модулей. Например, СП «МЕНАТЕК» с успехом организовало собственное производство патчпанелей (8, 12 и 16 портов) на базе высококачественных модулей АМР
• удобство подвода и терминации кабеля. На патчпанелях повышенной емкости (32, 48 портов) особое значение имеют проблемы удобного доступа к модулям патчпанели
• удобная и хорошо различимая маркировка.

pic

Перейдем к рассмотрению наиболее важных и сложных элементов ЛВС — активному оборудованию. Перечень наиболее часто используемых элементов активного оборудования приведен выше. В первую очередь перед разработчиком ЛВС встает вопрос грамотного выбора оборудования для коммуникационных центров. В типовом проекте мы рекомендуем использовать иерархическую структуру ЛВС, в вершине пирамиды которой находятся управляемые высокоскоростные коммутаторы или маршрутизаторы, желательно рассчитанные на скорости до 1 Гбит/с. К центральному коммуникационному узлу посредством волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) подключаются коммутаторы рабочих групп и концентраторы. Обычно центральный коммуникационный узел располагается в условном логическом и желательно физическом центре системы, а локальные коммуникационные центры — на этажах (ЛВС в здании) или в отдельно стоящих зданиях (кампусная сеть). Количество портов активного оборудования рассчитывается, исходя из планируемого количества точек подключения с добавлением согласованного запаса на развитие сети (обычно 10-20%). Например, при наличии 56 рабочих станций вы можете укомплектовать свой коммуникационный узел следующими вариантами.

pic

Вариант I

• коммутатор (SWITCH) на 8 портов — 1 шт.
• концентратор (ACTIVE HUBE) на 32 порта — 1 шт.
• концентратор (ACTIVE HUBE) на 24 порта — 1 шт.

Вариант II

• коммутатор (SWITCH) на 8 портов — 1 шт.
• концентратор (ACTIVE HUBE) на 24 порта — 2 шт.

Вариант III

• концентратор (ACTIVE HUBE) на 32 порта — 2 шт.

Вариант IV

• концентратор (ACTIVE HUBE) на 24 порта — 2 шт.
• концентратор (ACTIVE HUBE) на 16 портов — 1 шт.

Этот список можно продолжить еще десятком вариантов. В рамках одного проекта рекомендуется использовать активное оборудование одного производителя. Дабы умерить человеческую гордыню, Господь Бог не дал строителям вавилонской башни одного языка, и, не сумев договориться между собой, строители нарушили многочисленные технические условия и СНИП для возведения допотопных башен. Конструкция рухнула, погребая под своими руинами незадачливых проектантов. Разработчики сетевых «вавилонских башен» сделали незамедлительный вывод из ошибок пращуров и строго регламентировали язык общения элементов сети. Использование в составе одного проекта оборудования одной фирмы-производителя служит дополнительной гарантией от возникновения конфликтов и коллизий при работе сети. Предпочтение, безусловно, следует отдавать продукции известных фирм — 3COM, Cisco, Allied Telesyn, HP, Nortel, Lucent.

pic

Дело не только в надежности и больших сроках гарантии на оборудование. Не менее важным аргументом является широкий спектр предлагаемого оборудования и наличие альтернативных источников поставки. Единственным недостатком перечисленного оборудования является его высокая цена. В последнее время на рынке появились достаточно неплохие и значительно более дешевые аналоги второго эшелона качества. К таким полубрендам можно отнести продукцию фирм D-Link, CNet, Compex, Hardlink, Planet. Их можно рекомендовать для небольших сетей. В нижней части шкалы качества я бы поместил третий эшелон китайского производства — TPLink, Acorp, Repotec. Следует подчеркнуть, что при оценке качества оборудования мы руководствуемся достаточно субъективным личным опытом, который не всегда совпадает с объективной реальностью.
«При выборе фирмы-производителя активного оборудования старайтесь найти разумный компромисс между ценой и качеством. Не используйте оборудование неизвестного происхождения»

Особое внимание следует уделить качеству гарантийного обслуживания и наличию у продавца запаса оборудования для «горячей» замены. В идеале закладывайте в проект 10%-ный запас по активному оборудованию — даже самый аккуратный поставщик продержит ваш хаб на гарантийном ремонте от трех дней до трех недель. Чтобы сеть нормально функционировала все это время, держите у себя в сейфе два-три запасных изделия, пусть более скромных по скорости работы или числу портов. Спокойный сон окупит ваши скромные затраты на создание стратегического резерва.
В заключение необходимо напомнить, что одним из самых важных элементов ЛВС является, как ни странно, хорошая проектная документация на сеть. Многие монтажники и пользователи ЛВС не уделяют должного внимания этому вопросу. Между тем количество эксплуатационных проблем, связанных с отсутствием качественной документации на ЛВС, растет в геометрической прогрессии от сложности сети и сроков ее эксплуатации. Наличие документации на ЛВС отличает действительно профессионально выполненную работу от любительского уровня, за который вам еще предстоит заплатить в дальнейшем. В состав документации обязательно должны входить планы помещений с указанием всех элементов сети и монтажных маршрутов, протоколы измерений параметров, рекомендации по использованию оборудования и расписание регламентных работ.

Итак, попытка определить более и менее значимые элементы построения ЛВС приводит к неминуемому и главному выводу нашей публикации:
«Абсолютно все компоненты ЛВС влияют на качество ее функционирования. Сальдо между активом и пассивом должно быть нулевым».

pic

Orphus system
В Telegram
В Одноклассники
ВКонтакте