Самоучитель
системного администратора

3. Структура сети

Информационная система предприятия начинается с соединений между различными устройствами. От качества этих каналов связи не в последнюю очередь зависит стабильность и надежность работы бизнес-приложений.

Структурированные кабельные сети

Согласно действующим правилам, структурированные кабельные сети (СКС) должны проектироваться и монтироваться специализированными организациями, имеющими государственную лицензию на данный вид деятельности. Однако на практике в силу высокой стоимости данных работ монтаж СКС в небольших организациях обычно выполняется собственными силами. Провода прокладываются вдоль плинтусов, а по стенам, в основном по эстетическим соображениям, устанавливаются специализированные короба. При этом далеко не всегда выполняются требования, предъявляемые стандартами СКС.

Действующими стандартами СКС в России являются ГОСТ Р 53245-2008 "Информационные технологии. Системы кабель и ГОСТ Р 53246-2008 "Информационные технологии. Системы кабельные структурированные. Проектирование основных узлов системы. Общие требования".

    Примечание

    Тексты этих документов содержат опечатки, поэтому они должны применяться с осторожностью.

Категории СКС

Кабельные системы характеризуются категорией, определяющей качество линии связи (табл. 3.1).

Таблица 3.1.
Категории кабельных систем

Категория

Максимальная
частота
сигнала, МГц

Область применения

3

16

Телефонные каналы, локальные сети Ethernet 10Base-T

5

100

Локальные сети со скоростью передачи до 100 Мбит/с

100

Локальные сети со скоростью передачи до 1000 Мбит/с

6

250

Локальные сети со скоростью передачи до 1000 Мбит/с

7

600

Локальные сети со скоростью передачи до 1000 Мбит/с, сети АТМ, кабельное телевидение

Кабельную сеть можно отнести к определенной категории, только если при ее создании использованы элементы (розетки, разъемы, кабели и т. п.), удовлетворяющие требованиям данной или более высокой категории, а проектирование и монтаж выполнены в соответствии с требованиями стандартов (ограничения на длины, число точек коммутации и т. д.).

В настоящее время большинство эксплуатируемых кабельных систем относятся к категории 5, которая допускает передачу данных по сети со скоростью до 100 Мбит/с. Категория 5е вводит небольшие дополнительные ограничения, которые позволяют использовать каналы передачи данных с гигабитными сетевыми картами. На практике аккуратно выполненная проводка на элементах категории 5 позволяет осуществлять передачу на скорости до 1 Гбит/с.

Волоконно-оптические сети

При построении кабельной системы предприятия часто возникает необходимость подключения устройств, разнесенных на большие расстояния (100 и более метров). В этом случае успешно применяются волоконно-оптические линии связи.

Обычно одно волокно кабеля используется для передачи сигнала, другое — для приема. Существует оборудование, позволяющее за счет использования различных диапазонов излучения передавать и принимать данные по одному волокну, но оно применяется не часто: обычно оптические кабели проектируются с большим запасом по числу волокон.

При расстояниях 100—200 м применяются многомодовые оптические кабели. Стоимость прокладки и эксплуатации такой линии практически соизмерима со стоимостью линии на витой паре. При длинах соединений свыше 200 м используется одномодовый оптический кабель. Соответствующее оборудование (приемники и передатчики оптического сигнала) по стоимости в несколько раз дороже, чем модели для многомодового кабеля.

    Примечание

    Существуют технологии оптического уплотнения (CWDM — Coarse Wavelength-division multiplexing, грубое мультиплексирование с разделением по длине волны, и DWDM — Dense Wavelength Division Multiplexing, плотное спектральное мультиплексирование), позволяющие по одному волокну передавать несколько каналов данных. Но они оправданы только в случае сверхдлинных линий связи и не применяются на уровне предприятий.

Если расстояние, на которое предполагается передавать данные, измеряется десятками километров, то необходимо использовать передатчики повышенной мощности (они присутствуют в линейках продукции практически всех изготовителей).

Для подключения волоконно-оптических линий применяются специальные модули. Существуют различные модели такого оборудования, на практике в последнее время наиболее распространены SFP-модули, подключаемые в соответствующие порты активного оборудования (рис. 3.1).

Рис. 3.1.
SFP-модуль для подключения оптического канала связи

Но поскольку на практике эксплуатируются различные технологии, при проектировании расширения сети следует обращать внимание на совместимость используемых решений. Например, следует учитывать типы оптических разъемов, которые могут отличаться на оборудовании различных вендоров, принимать во внимание тип оптического кабеля (выпускаются более чем по 5 стандартам), длину волны и т. п.

    Примечание

    SFP (small form-factor pluggable) — компактный сменный приемопередатчик, регламен-тирован международным стандартом. В конструктиве SFP выпускаются модули для подключения как витой пары, так и оптических каналов (одномодовых и многомодовых) на различные частоты линии связи.

Эксплуатация волоконно-оптических каналов связи требует повышенной аккуратности со стороны пользователей. Не допускается резко изгибать кабель, следует оберегать оптические поверхности от засорения (не трогать их руками, всегда закрывать концы кабеля и гнезда в модуле подключения специальными заглушками и т. д.). В случае повреждения кабеля обычно требуется приглашение монтажных фирм, поскольку приобретение оборудования для поиска и определения мест неисправности (рефлектометры и т. п.) доступно только специализированным организациям.

Сети 10G

Увеличение объемов информации заставляет постоянно повышать скорости передачи данных. Внедрение мультимедийных приложений (IP-телефония, видеоконференции, системы видеонаблюдения и т. п.) приводит к тому, что величина скорости передачи в 1 Гбит/с становится недостаточной для магистральных каналов предприятия. Объединение каналов (см. разд. "Использование "агрегированных" каналов” в главе 10) не позволяет увеличить это значение на порядок.

Результатом усилий ряда предприятий стала технология передачи на частоте 10 Гбит/с. В настоящее время стандартизовано использование в данных целях как медного кабеля (витой пары), предназначенного для небольших расстояний, так и оптического. На практике соединения 10G применяются для связи коммутаторов уровня ядра предприятия или при оснащении дата-центров, где имеют место самые высокие требования к объемам и скорости передачи данных.

Схема разъема RJ-45

Для подключения компьютера к коммутатору обычно используется расшивка разъема, показанная на рис. 3.2.

На практике применяются два варианта расшивки кабеля — А и В. Один (В, показан на рисунке) используется в основном в странах Америки, другой — А — в странах Европы. Варианты отличаются только "переменой мест" зеленой и оранжевой пар.

Однако даже в условиях одной организации можно встретить оба варианта разделки разъема, например, вследствие выполнения работ разными исполнителями или в результате поставок патч-кордов различных исполнений. Вообще говоря, разделка разъема не сказывается на работе оборудования за исключением случая, когда один конец кабеля разделан по варианту А, а другой — по варианту В. На практике такая ситуация чаще всего возникает при использовании розеток и кросс-шкафов (когда разводку в шкафу делает один человек, а розеток — другой) или при укорачивании существующего кабеля (если исполнитель не проверит тип расшивки отрезаемого разъема).

Для передачи сигналов на линиях связи 100 Мбит/с используются только две пары из четырех (в Gigabit Ethernet на скорости 1000 Мбит/с задействованы все четыре пары), имеющихся в кабеле. Хотя это и не разрешается стандартами, администратор может задействовать оставшиеся пары, например, использовать средние контакты (пара голубой — бело-голубой провода) под телефон, а коричневую пару в качестве замены одной из сигнальных при обнаружении обрыва в кабеле. Следует учитывать, что для питания устройств поверх сети Ethernet (PoE) используется центральная пара проводников и что в гигабитных каналах задействованы все проводники.

Два компьютера можно соединить витой парой без коммутатора. Для этого необходима специальная расшивка разъема, которая называется перекрещенной (crossover). При такой расшивке на одной из сторон кабеля меняются местами входные и выходные провода (первая и третья пары, см. табл. 3.2). К использованию перекрещенных кабелей приходится прибегать не только в случае соединения "компьютер — компьютер", но и, например, при подключении ADSL-модема непосредственно к сетевой плате компьютера или соединении двух коммутаторов ранних моделей выпуска (ADSL-модемы, как правило, имеют порты, предназначенные для подключения к коммутаторам локальной сети).

Итоговая расшивка такого кабеля представлена в табл. 3.2.

Таблица 3.2.
Перекрещенная схема расшивки разъемов RJ-45

Разъем 1: цвет жилы

Разъем 2: цвет жилы

Бело-оранжевый

Бело-зеленый

Оранжевый

Зеленый

Бело-зеленый

Бело-оранжевый

Синий

Синий

Бело-синий

Бело-синий

Зеленый

Оранжевый

Бело-коричневый

Бело-коричневый

Коричневый

Коричневый

    Примечание

    Современные модели коммутаторов обладают возможностью определения типа расшивки кабеля и автоматически переключаются на нужный вариант. У ранее выпускавшихся моделей такой функции нет, поэтому, например, для соединения двух таких устройств между собой также необходимо использовать crossover-кабель. На некоторых моделях имеется либо кнопка переключения типа одного из портов, либо два разъема для одного порта, соответствующих тому или иному варианту подключения (называемых MDI и MDIX).

Варианты исполнения СКС

Кабельная система предприятия может быть выполнена различными способами: по технологии скрытой проводки, в накладных каналах, в пространстве под фальшполом или над навесным потолком и т. п. Собственными силами прокладка кабелей обычно выполняется без трудоемких строительных работ — в накладных каналах, при этом переходы между отдельными помещениями осуществляются либо через отверстия в стенах, либо над накладным потолком коридора.

Внимание: патч-корды

Часто в условиях предприятия экономят на кабелях, при помощи которых осуществляется подключение компьютера в розетку кабельной сети. Следует отметить, что эти кабели, называемые патч-кордами, часто являются причиной снижения скорости передачи данных. Они подвергаются наибольшему механическому воздействию, в то время как бывают изготовлены специалистом недостаточной квалификации. С течением времени их параметры ухудшаются, что приводит к периодическим ошибкам передачи данных.

Обратите внимание, что, по данным одного из производителей патч-кордов, две трети их не проходят тестирования после изготовления в промышленных условиях. Трудно ожидать стабильности характеристик от изделий, изготовленных в кустарных условиях, поэтому стоит комплектовать рабочие места только профессионально выполненными патч-кордами.

Составные линии

Стандарты СКС не предусматривают возможности составления линий передачи данных из нескольких участков. Это значит, что соединение компьютера с коммутатором должно состоять из патч-корда, информационной розетки, кабеля, коммутационной панели (на которую "расшит" кабель), патч-корда до разъема на коммутаторе. Если по каким-либо причинам длины кабеля недостаточно (кабель поврежден или сотруднику выделено другое место), то наращивать его нельзя.

Однако на практике достаточно часто приходится сталкиваться с необходимостью удлинения кабеля. Ни в коем случае не рекомендуя применять на практике нижесказанное, должен отметить, что на 100-мегабитных сетях кабели вполне удовлетворительно функционируют при наличии скрутки (или, что еще лучше, паяного соединения) двух кусков. При этом следует минимизировать длину участка кабеля, на котором нарушен шаг витой пары. И, поскольку качество контактов скрутки может существенно снизиться через некоторый промежуток времени из-за воздействия внешних условий (например, окисления под воздействием влаги), следует позаботиться о надежной изоляции такого соединения.

Прокладка силовых кабелей

Каждое рабочее место пользователя должно быть оборудовано розеткой электропитания с заземлением и информационными розетками. В небольших организациях обычно используют розетки существующей электропроводки. При этом следует учитывать, что расстояние между силовой и информационной розетками одного рабочего места по стандарту не должно превышать 1 м. Кроме того, в целях снижения уровня помех и повышения пожароустойчивости в стандартах определяется минимальное расстояние между силовым и информационными кабелями: оно зависит от потребляемой мощности, но обычно можно ориентироваться на значение в 10—15 см. На практике редко удается выдержать такие расстояния, поэтому, чтобы минимизировать влияние силового кабеля, часто используют специальные кабели с

При размещении большого числа пользователей в помещении, не оборудованном достаточным количеством силовых розеток, часто осуществляется проводка силовых и информационных кабелей до рабочего места в одном канале. Согласно стандарту, если оба кабеля прокладываются в общем канале, то должна быть предусмотрена сплошная перегородка между силовыми и информационным отсеками.

    Примечание

    Одним из мощных источников электропомех являются люминесцентные лампы. При прокладке информационных кабелей часто не обращают внимания на их близость к таким лампам, например, при монтаже новых трасс над фальшпотолком. Для снижения влияния данного источника помех не следует допускать прокладку информационного кабеля ближе 15 см от люминесцентной лампы.

Питание по сети Ethernet

Современное оборудование, подключаемое к компьютерным сетям, часто потребляет совсем немного мощности. Учитывая, что в стандартах передачи данных 10/100 Мбит/с используются только две пары проводников витой пары из четырех имеющихся, часто можно существенно сэкономить на прокладке кабелей, если применить технологию питания оборудования по кабелю Ethernet (Power over Ethernet, PoE).

Какое оборудование запитывают по технологии PoE? Обычно это IP-телефоны, точки беспроводного доступа, камеры видеонаблюдения и т. п.

Существует несколько вариантов обеспечения PoE. Первый состоит в использовании специальных коммутаторов либо уже имеющих функцию PoE, либо поддерживающих ее (коммутаторы допускают установку дополнительного блока питания, после чего обеспечивается предоставление услуги PoE). Данный способ применяется при наличии значительного числа портов с функцией PoE, например, при эксплуатации в организации IP-телефонов.

    Примечание

    Администраторы могут использовать управление портами PoE для того, чтобы, например, перезагрузить зависшее устройство: достаточно снять напряжение с соответствующего порта, а потом снова подать его при помощи команд управления коммутатором.

Второй способ подачи питания через сеть Ethernet заключается в приобретении специальных блоков питания, включаемых в "разрыв" сетевого кабеля (для подачи напряжения 48 В используется коричневая пара проводников). Такое решение оправдано при подключении единичных устройств.

В PoE-коммутаторах применяется специальная технология для проверки порта. Перед подачей питания на порт выполняется специальное тестирование, замеряются параметры подключенного оборудования и, если оно соответствует требованиям технологии PoE, коммутатор включает питание. Таким образом, в порты PoE можно безопасно включать обычные устройства. При использовании же "врезных" блоков питания, особенно самых дешевых их вариантов, следует исключить возможность случайного подключения другогооборудования.

В соответствии со стандартом 802.3af максимальная мощность, которая может быть получена устройством с PoE-порта, составляет 12,95 Вт (при этом порт должен обеспечить мощность до 15,4 Вт). Подключаемые устройства часто потребляют меньшую мощность, например, типовая точка беспроводного доступа потребляет около 11 Вт, IP-телефоны — от 2 до 14 Вт в зависимости от модели. В целях экономии на большинстве моделей коммутаторов суммарно допустимая мощность питания по портам Ethernet меньше величины 15,4 х < количество портов> в ваттах (Вт). В случае превышения допустимого значения потребляемой мощности коммутатор начинает отключать питание отдельных портов, учитывая приоритеты портов для PoE, которые администратору необходимо назначить вручную в соответствии с предназначением подключенного оборудования.

Требования пожарной безопасности

Основные требования пожарной безопасности при прокладке кабелей в офисе заключаются в следующем:

  • кабели, каналы, розетки и т. п. должны соответствовать определенной категории пожароустойчивости; обычно это выполняется при помощи современных элементов СКС;
  • силовые и информационные кабели при прокладке в одном канале должны быть разделены сплошной перегородкой. Минимальное расстояние от силовых кабелей до информационных определяется по специальным нормативам в зависимости от нагрузки, но обычно не должно быть менее 12—15 см;
  • отверстия, выполненные для прокладки кабелей между помещениями, должны быть закрыты легкоудаляемым негорючим материалом, например, цементом или гипсом низкой прочности, минеральной ватой и т. п.;
  • при прокладке кабелей в пространстве над навесным потолком недопустимо использовать горючие материалы.

В случае монтажа кабельной системы под фальшполом нормативами налагаются более строгие ограничения. Например, разделение пространства под фальшполом на зоны, отделяемые друг от друга несгораемыми материалами и т. п.


Рейтинг@Mail.ru