Какое напряжение в витой паре Ethernet

Обновлено: 21.11.2024

Вы можете найти оптовые поставки кабеля Ethernet во многих компьютерных магазинах или в большинстве электротехнических или бытовых центров. Вам нужен кабель Ethernet UTP (неэкранированная витая пара) как минимум категории 5 (Cat 5). Cat 5 требуется для базовой функциональности 10/100, вам понадобится Cat 5e для гигабитной (1000BaseT) работы, а Cat 6 или выше дает вам некоторую уверенность в будущем. Вы также можете использовать STP (экранированную витую пару) для дополнительной защиты от внешних помех, но я не буду рассматривать экранированные разъемы. Массовый кабель Ethernet бывает разных типов, есть 2 основные категории: сплошной и многожильный кабель в оплетке. Многожильный кабель Ethernet, как правило, лучше работает в патч-приложениях для настольного использования. Он более гибкий и надежный, чем сплошной кабель Ethernet, и с ним проще работать, но он действительно предназначен для более коротких длин. Сплошной кабель Ethernet предназначен для более длинных участков в фиксированном положении. Кабель Ethernet класса Plenum следует использовать всякий раз, когда кабель проходит через пространство для циркуляции воздуха. Например, над подвесным потолком или под фальшполом. На упаковке или на этикетке может быть трудно или невозможно определить тип кабеля Ethernet, поэтому отсоедините конец и исследуйте его.

Вот как выглядит кабель Ethernet внутри:

Внутренняя структура кабеля и цветовая маркировка

О вилках и разъемах модульных разъемов:

Гнезда модульных разъемов бывают разных стилей, предназначенных для различных вариантов монтажа. Выбор зависит от требований и предпочтений. Разъемы предназначены для работы только с жестким кабелем Ethernet. Большинство разъемов помечены схемами подключения с цветовой кодировкой для T568A, T568B или обоих. Убедитесь, что вы выбрали правильный.

Вот схема подключения и распиновка:

Вывод штекера и разъема модульного разъема

Выводы кабеля Ethernet:

Существует два основных разъема кабеля Ethernet. Прямой кабель Ethernet, который используется для подключения к концентратору или коммутатору, и перекрестный кабель Ethernet, используемый для работы в одноранговой сети без концентратора/коммутатора. Как правило, вся стационарная проводка должна быть проложена как сквозная. Некоторые интерфейсы Ethernet могут автоматически пересекать и разъединять кабель по мере необходимости, что является удобной функцией.

Стандартная схема прямого подключения (оба конца одинаковы):

Схема подключения перекрестного кабеля:

+Примечание. Перекрестная разводка кабеля Ethernet подходит для работы 1000Base-T, все 4 пары перекрещиваются.

Как подключить соединительные кабели Ethernet:

Снимите примерно 2 дюйма оболочки кабеля Ethernet.
Раскручивайте пары — не раскручивайте их сверх того, что вы открыли, чем больше у вас раскручен кабель, тем больше проблем, с которыми вы можете столкнуться.
Совместите цветные провода в соответствии со схемами подключения выше.
Обрежьте все провода до одинаковой длины, оставив от оболочки от 1/2 до 3/4 дюйма.
Вставьте провода в разъем RJ45. Убедитесь, что каждый провод полностью вставлен в переднюю часть разъема RJ45 и в правильном порядке. Оболочка кабеля Ethernet должна заходить в вилку примерно на 1/2 дюйма и удерживаться на месте обжимом.
Обожмите вилку RJ45 обжимным инструментом.
Убедитесь, что провода подключены в правильном порядке и что они доходят до передней части вилки RJ45 и имеют хороший контакт с металлическими контактами вилки RJ45.
Обрежьте кабель Ethernet до нужной длины. Убедитесь, что его длины более чем достаточно для ваших нужд.
Повторите описанные выше шаги для второго разъема RJ45.

Как подключить фиксированные кабели Ethernet:

Протяните Ethernet-кабель на всю длину от одной конечной точки к другой, оставив лишнюю длину.
С одного конца отрежьте проволоку по длине, оставив достаточную для работы длину, но не слишком много.
Снимите примерно 2 дюйма оболочки кабеля Ethernet.
Выровняйте каждый из цветных проводов в соответствии с расположением разъема.
Используйте инструмент для вдавливания, чтобы вставить каждый провод в гнездо.
Повторите описанные выше шаги для второго разъема RJ45.

Если имеется тестер кабеля Ethernet, используйте его для проверки правильности подключения кабеля. Так и должно быть, если ваш кабель Ethernet не работает, внимательно посмотрите на каждый конец и посмотрите, сможете ли вы найти проблему. Часто провод оказывается не в том месте, или один из проводов не имеет контакта или плохой контакт. Также дважды проверьте цветовую кодировку, чтобы убедиться, что она верна. Если вы видите ошибку или проблему, отрежьте конец и начните заново. Тестер кабеля Ethernet незаменим при выявлении и выявлении этих проблем.

При выборе кабеля Ethernet помните, что сквозное соединение не должно превышать 100 м (~328 футов).Постарайтесь минимизировать длину кабеля Ethernet, чем длиннее становится кабель, тем больше это может повлиять на производительность. Обычно это заметно по постепенному снижению скорости и увеличению задержки.

Примечания:

Питание через Ethernet (PoE):

Питание через Ethernet было реализовано во многих вариантах до того, как IEEE стандартизировал 802.3af. IEEE 802.3af определяет возможность питания конечного устройства напряжением 48 В постоянного тока при токе до 350 мА или примерно 16,8 Вт. IEEE 802.3at обновляет стандарт PoE, обеспечивая мощность до 600 мА или примерно 28,8 Вт, часто называемую PoE+. Питание подается по двум парам кабеля Ethernet. Устройство должно быть способно получать питание либо по парам данных [режим A] (часто называемое фантомным питанием), либо по неиспользуемым парам в 100Base-TX [режим B]. IEEE 802.3bt дополнительно обновляет стандарт PoE, чтобы использовать все четыре пары кабеля для обеспечения мощности до 90 Вт. PoE можно использовать с любой конфигурацией Ethernet, включая 10Base-T, 100Base-TX или 1000Base-T. Питание подается только тогда, когда действующая конечная точка PoE обнаружена с помощью низковольтного зонда для поиска подписи PoE на конечной точке. Питание PoE обычно подается одним из двух способов: либо хост-коммутатор Ethernet обеспечивает питание, либо «промежуточное» устройство подключается между коммутатором и конечными точками и подает питание. Никаких специальных кабелей не требуется.

Я спрашиваю об этом, потому что после некоторых исследований я нашел противоречивую информацию.

Но на других тренингах и курсах, которые я проходил в универе, профессора говорили, что это 9В или 12В.

Есть ли дополнительные стандарты для физических подключений и напряжений в линиях Ethernet?

Помог ли вам какой-либо ответ? Если это так, вы должны принять ответ, чтобы вопрос не возникал вечно в поисках ответа. Кроме того, вы можете опубликовать и принять свой собственный ответ.

1 Ответ 1

Существует много разных напряжений, и они различаются в зависимости от частоты

Из документа IEEE 802.3-2008, заимствованного с официальной страницы получения IEE 802.3, но, похоже, его больше нет в свободном доступе.

7.4.1.3 Синфазное выходное напряжение переменного тока
Величина переменного компонента синфазного выходного напряжения драйвера, измеренная между средней точкой испытательной нагрузки, состоящей из пары согласованных 39 > Ω ± 1% резисторов и цепь VC, как показано на рис. 7-13, не должны превышать пиковое значение 2,5 В в диапазоне от 30 Гц до 40 кГц и пиковое значение 160 мВ в диапазоне от 40 кГц до BR.

7.4. 1.4 Дифференциальное выходное напряжение, разомкнутая цепь
Дифференциальное выходное напряжение в разомкнутой цепи, измеренное на интерфейсном разъеме блока возбуждения, не должно превышать пиковое значение 13 В.

7.4.1.5 Общ. выходное напряжение режима
Величина постоянной составляющей синфазного выходного напряжения драйвера, измеренная между средней точкой испытательной нагрузки, состоящей из пары согласованных резисторов 39 Ом ± 1%, и цепи VC, как показано на рисунке. на рис. 7–13, не должно превышать 5,5 В.

Новые стандарты могут иметь другие ограничения, но, поскольку они обычно ретро-совместимы, они не должны были сильно измениться. Я перерыл некоторые из них, но не нашел спецификаций, противоречащих приведенным выше.

Документ 802.3bq-2016: Физический уровень и параметры управления для операций 25 Гбит/с и 40 Гбит/с, типы 25GBASE-T и 40GBASE-T содержит таблицу:

в котором вы можете найти напряжение дифференциального режима, достаточно близкое к 2,5 В. (Vpp означает размах напряжения между пиками, т. е. разницу между самым низким и самым высоким напряжением за период.)

При использовании Power Over Ethernet (POE) задействовано другое напряжение, которое находится в диапазоне от 37 до 57 В.

Это вопрос, состоящий из нескольких частей, который я задаю в ответ на этот ответ из моего другого вопроса.

Я знаю, что 100BASE-TX передает данные по паре проводов, которые скручены друг вокруг друга, так что воздействие внешних электромагнитных помех влияет на них обоих одинаково (по большей части). Я знаю, что по одному проводу (TX+) идет сигнал, а по другому проводу (TX-) — противоположный сигнал.

Если 100BASE-TX работает от +-2,5 В, означает ли это, что провод TX+ использует напряжение от 0 до +2,5 В, а провод TX- использует напряжение от -2,5 В до 0?

Я также знаю, что "отправка сигнала" фактически означает "подачу напряжения" на провод. И что определенный уровень напряжения соответствует 1 или 0 .

Какому диапазону напряжения соответствует 1 , и какому диапазону напряжения соответствует 0 ?
Кто и как устанавливает этот диапазон? Является ли это стандартным или динамическим, основанным на процентах того, что любой конец провода может протолкнуть через провод (иначе говоря, разные физические соединения)?

ЭМП неизбежны, но из-за скручивания пар воздействие на провода TX+ и TX- идентично, и в результате шум, добавляемый электромагнитными помехами, может быть извлечен на принимающей стороне.

Я предполагаю, что если провода отправляют +1 и -1 соответственно, а шум электромагнитных помех (для простоты) добавляет +3 к обоим, принимающая сторона получит +4 и +2. Если вы вычтете эти значения друг из друга, вы получите разницу в 2, а если вы поместите 2 по обе стороны от 0 на числовом графике, вы снова получите +1 и -1. Это все, что касается процесса?

Наконец, если шум — это не что иное, как добавление или вычитание напряжения на проводе, в какой степени шум может влиять на напряжение.

Если 100BASE-TX использует +-2,5 В в типичной офисной среде, сколько мВ шума можно ожидать?

Мне больше всего интересно посмотреть, сколько напряжения добавляется/вычитается из-за шума, пропорционально отправляемому сигналу. АКА, если бы типичный шум мог применяться +-50 мВ, это было бы не так уж много по сравнению с посылаемым сигналом 1000 мВ (1 В). Не ищу глубокого технического погружения в этот вопрос, просто идея, поэтому у меня есть общее представление о числах/диапазонах чисел.

POE — это недавно разработанная технология, и многие люди откладывают ее внедрение из-за множества противоречивой или устаревшей информации, доступной по этому вопросу. Вот самые распространенные заблуждения:

У POE проблемы с совместимостью. Это не так. Это правда, что на заре POE для подачи питания по сетевым кабелям использовалось множество самодельных и проприетарных схем. Однако стандарт IEEE 802.3af получил всеобщее признание по мере роста популярности POE, а это означает, что гарантируется совместимость между всем современным оборудованием POE.

POE требует знаний в области электротехники. Опять же, ранние специальные реализации могли требовать тщательного проектирования, но IEEE 802.3af POE предназначен для обеспечения надежной работы в любой конфигурации, которая была бы возможна с обычным Ethernet. Все, что нужно сделать пользователю, — это подключить сеть как обычно, а оборудование позаботится о подаче электроэнергии.

POE требует специальной проводки. Вовсе нет, одни и те же кабели — Cat 5e, Cat 6 и т. д. — и разъемы типа RJ45 используются как для обычных локальных сетей, так и для локальных сетей с поддержкой PoE. .

Энергопотребление устройств принудительно. Это заблуждение на удивление распространено, однако важно помнить, что номинальная мощность, указанная производителями, является верхним пределом и не является фиксированной. Подключение 5-ваттной камеры к 15-ваттному инжектору не приводит к потере где-то 10-ваттной мощности; камера просто потребляет столько электроэнергии, сколько ей нужно.

Питание высокой мощности

Стандарт 802.3af POE подходит для сетевых устройств, которым требуется около 13 Вт электроэнергии, но многим устройствам на рынках, использующим POE, требуется чуть больше. Конечно, сетевой кабель и разъемы могут выдерживать большую мощность, но мощные системы POE являются проприетарными и не всегда обратно совместимы с обычным 802.3af POE.

По этой причине IEEE представила новый стандарт для увеличения доступной мощности: 802.3at или POE Plus. POE Plus имеет следующие функции:

Увеличенная электрическая мощность — POE Plus почти удваивает количество электроэнергии, доступной для питаемых устройств, до 25,5 Вт.

Совместимость с 802.3af POE — коммутаторы и инжекторы POE Plus распознают устройства с питанием 802.3af и активируют для них POE в обычном режиме. Устройства с питанием POE Plus также можно подключать к коммутаторам или инжекторам 802.3af POE, и предполагается, что они должны соответствующим образом ограничивать потребляемую ими мощность.

Интеллектуальное планирование энергопотребления. Стандарт 802.3at включает возможности для источников питания и питаемых устройств, которые могут взаимодействовать друг с другом для согласования допустимой мощности.

POE Plus означает, что более полный спектр сетевого оборудования теперь может питаться от POE, включая IP-камеры с нагревателями/вентиляторами и многоканальные беспроводные точки доступа.

Обратите внимание, что стандарт 802.3at существует наряду со стандартом 802.3af. это не заменяет его. 802.3af по-прежнему будет использоваться большинством устройств Power over Ethernet в обозримом будущем.

Как работает POE?

Сетевые кабели, такие как Cat 5e и Cat 6, состоят из восьми проводов, расположенных в виде четырех витых пар. В 10 и 100BASE-T Ethernet две из этих пар используются для отправки информации и называются парами данных. Две другие пары не используются и называются запасными парами (Gigabit Ethernet использует все четыре пары).

Поскольку электрические токи текут по петле, для подачи питания по кабелю требуются два проводника. POE рассматривает каждую пару как отдельный проводник и может использовать либо две пары данных, либо две запасные пары для передачи электрического тока.

Питание через Ethernet подается на кабель при напряжении от 44 до 57 В постоянного тока, обычно используется 48 В. Это относительно высокое напряжение обеспечивает эффективную передачу энергии по кабелю, но при этом достаточно низкое, чтобы его можно было считать безопасным.

Это напряжение безопасно для пользователей, но оно может повредить оборудование, не предназначенное для приема POE. Таким образом, до того, как коммутатор POE или промежуточное устройство (известное как PSE для оборудования источника питания) сможет включить питание подключенной IP-камеры или другого оборудования (известного как PD, для устройства с питанием), он должен выполнить процесс обнаружения подписи.

Обнаружение сигнатуры использует более низкое напряжение для обнаружения характерной сигнатуры IEEE-совместимых PD (сопротивление 25 кОм). Как только эта сигнатура обнаружена, PSE знает, что можно безопасно применять более высокое напряжение.

Классификация следует за этапом обнаружения подписи и является необязательным процессом. Если PD отображает классификационную сигнатуру, это позволяет PSE узнать, сколько энергии требуется для работы, в соответствии с одним из трех классов мощности. Это означает, что PSE с ограниченным общим бюджетом мощности могут эффективно его распределять. Классы питания POE следующие:

Разница между мощностью, отдаваемой PSE, и мощностью, получаемой PD, учитывает мощность, которая теряется в виде тепла в кабеле. Если PD не отображает подпись, это класс 0, и ему должно быть выделено не более 12,95 Вт.

Оборудование POE Plus имеет класс мощности 4. Если обычный источник 802.3af POE обнаружит этот класс, он просто включит питание, как если бы это было устройство класса 0. Однако PSE 802.3at не только распознает PD как устройство POE Plus, но и повторит этап классификации как сигнал для PD, подключенного к источнику питания с полной доступной мощностью POE Plus. (Теоретически PD также должен иметь возможность запрашивать дополнительную мощность, обмениваясь данными по сетевому каналу.) PSE POE Plus могут подавать до 30 Вт, а доступная мощность устройства составляет 25,5 Вт.

Последним этапом после обнаружения и классификации вновь подключенного устройства является включение питания: источник питания 48 В подключается к кабелю с помощью PSE, чтобы PD мог работать. После включения PSE продолжает отслеживать, какой электрический ток он подает на PD, и отключает питание кабеля, если потребляется слишком много или недостаточно энергии. Это защищает PSE от перегрузки и гарантирует отключение POE от кабеля при отключении PD.

Хотите узнать больше?

Для ознакомления с POE, его применениями и преимуществами см. первую часть этой статьи: Объяснение POE, часть 1

В нашем информационном документе «Сила без борьбы» более подробно рассматриваются аргументы в пользу развертывания POE и объясняется, как можно эффективно использовать POE.

У нас также есть информационный документ с объяснением POE, в котором функциональность POE описана технически, но подробно.

Или просто свяжитесь с Veracity или одним из наших представителей, чтобы узнать, как мы можем помочь вам максимально эффективно использовать ваше приложение POE.

Он поддерживает распределенную децентрализованную базу данных переменных.

Для этого не требуются адреса узлов, поскольку сообщения передаются арбитром шины, а затем приходит ответ от узла, который содержит параметр процессора.

Его общая спецификация

Класс мощности POE	1	2	3
Доступная мощность PSE	4,0 Вт	7,0 Вт	15,4 Вт
Максимальная мощность устройства	3,84 Вт	6,49 Вт	12,95 Вт

Скорость	1 Мбит/с
Максимальное количество узлов с/без повторителей	256 /64
Максимальное расстояние с/без повторителей	Более 10 км/2 км
Арбитраж	арбитр шины
Тип кабеля	витая пара
Размер заголовка/данных	от 1 до 128 байт
Основные преимущества	распределенная база данных/очень детерминированная
Основные приложения	Управление/процесс/машина в реальном времени

Шина CAN

Уильям Бьюкенен, бакалавр наук (с отличием), CEng, PhD, компьютерные автобусы, 2000 г.

21.1 Введение

Протокол Controller Area Network (CAN) — это стандарт, определенный ISO (ISO 11898), для последовательной передачи данных со скоростью до 1 Мбит/с.Первоначально он был разработан для автомобильной промышленности и имеет большое преимущество, заключающееся в том, что он использует общую шину, что снижает потребность в жгутах проводов. С тех пор он перерос это приложение. Стандарт включает физический уровень и уровень канала передачи данных, которые определяют различные типы сообщений, правила арбитража для доступа к шине и методы обнаружения и локализации ошибок.

Дифференциальная передача по витой паре.

Арбитраж — доступ к шине контролируется методом неразрушающего побитового арбитража. При арбитраже каждый передатчик сравнивает уровень передаваемого бита с уровнем, отслеживаемым на шине. Если эти уровни совпадают, устройство продолжит отправку.

Небольшие сообщения (до 8 байтов в длину), каждое из которых имеет соответствующую контрольную сумму. Они имеют сообщения фиксированного формата, которые передают данные и другую информацию. Узлы передают сообщения только тогда, когда шина свободна. Содержание сообщения идентифицируется ИДЕНТИФИКАТОРОМ, который описывает значение данных, но не указывает назначение информации. Все узлы в сети могут решить, нужно ли им считывать данные или нет (многоадресная рассылка).

Нет структуры адресации – сообщения передаются по общей шине с сообщением с уровнем приоритета и идентификацией.

Приоритет сообщений — каждое сообщение имеет определенный приоритет. По свободной шине любой узел может передать свое сообщение. Два или более устройства, передающие сообщение одновременно, вызывают состояние ошибки. Устройство с сообщением более высокого приоритета всегда получает доступ к шине через узел с более низким приоритетом.

Многоадресный прием с синхронизацией времени — все узлы могут принимать передаваемые данные, а также могут быстро синхронизировать свои часы с передаваемыми данными.

Обнаружение ошибок и сигнализация — мощная схема обработки ошибок, позволяющая повторно передавать сообщения, если они не были получены должным образом. Существует также автоматическая повторная передача поврежденных сообщений, как только шина снова освобождается. Время восстановления с момента обнаружения ошибки до начала следующего сообщения составляет не более 29 битов, если в дальнейшем ошибки нет.

Multimaster — управление шиной может получить любое устройство.

Усовершенствованный поиск и изоляция неисправностей. Внедрение методов поиска неисправностей и удаления неисправных узлов из шины. Также существует различие между временными ошибками и постоянными отказами узлов. Неисправные узлы отключаются.

Неограниченное количество подключений — к шине можно подключить любое количество устройств (без прерывания работы), а также их можно легко отключить.

Гарантированное время задержки.

Консистентность данных в масштабе всей системы.

Гибкость системы — узлы могут быть добавлены в сеть CAN без каких-либо изменений в программном или аппаратном обеспечении любого узла и прикладного уровня.

Спящий режим/пробуждение — устройство CAN может быть переведено в спящий режим без какой-либо внутренней активности и с отключенными драйверами шины. Это помогает экономить энергию. Спящий режим завершается пробуждением любой активностью или внутренним состоянием системы.

Подтверждения — все получатели проверяют согласованность полученных сообщений, подтверждают согласованное сообщение и помечают несогласованное сообщение.

Протокол CAN определяет два уровня семиуровневой модели OSI: физический уровень и канальный уровень. Он не содержит спецификаций протоколов более высокого уровня, таких как управление потоком, транспортировка больших пакетов данных, адреса узлов, организации связи и т.д. Они реализуются HLP (протокол более высокого уровня), который:

Стандартизирует процедуры запуска, например установку битрейта.

Создает логические адреса для узлов.

Организует обработку системных ошибок.

Шина CAN — это действительно распределенная система управления, поскольку для управления потоком данных между узлами не требуется контроллер.

Шина CAN делится на три основных уровня, как показано на рис. 21.1, и состоит из:

Рисунок 21.1. Модели CAN/OSI

Слой объекта — реализует часть уровня канала передачи данных. Он включает в себя определение того, какие сообщения должны быть переданы, принятие решения о том, какие сообщения, полученные уровнем передачи, на самом деле должны использоваться, а также предоставляет интерфейс для прикладного уровня.

Уровень передачи — реализует другую часть уровня канала передачи данных. Он включает в себя управление кадрированием, выполнение арбитража, проверку ошибок, сигнализацию об ошибках и локализацию ошибок. Этот уровень решает, свободна ли шина для начала новой передачи или только начинается прием. Он также предоставляет другие функции, такие как битовая синхронизация.

Физический уровень. Уровень включает определение электрических (уровни сигналов и битовые представления) и механических аспектов (тип кабеля/разъема) физического соединения.

Протоколы кабельных сетей

1000BaseT

Gigabit Ethernet был стандартизирован в 1999 году. Существует один стандарт для кабеля с витой парой и два для оптического кабеля. 1000BaseT — эталон стандарта витой пары, в котором используются все четыре проводника кабеля категории 5 или выше (см. далее). Кодирование сигнала, называемое 4D-PAM5, состоит из четырех символов, каждый из которых содержит два бита. Все четыре пары проводов используются для передачи сигналов в каждом направлении, поэтому за один раз передаются 8 битов. гибрид используется для разделения передачи в каждом направлении, подобно тому, как это делается в обычной аналоговой телефонии. Гибриды могут быть построены с трансформаторами или с операционными усилителями. Как и в случае более медленных скоростей, используется сбалансированная передача с диапазоном напряжения ±1 В от пика до пика.

Недавно разработанные телекоммуникационные услуги

7.6.2 Топология локальной сети

В локальной сети в качестве среды передачи в основном используются коаксиальные кабели, оптические волокна или кабели с витой парой. В качестве топологии LAN используются топологии «звезда», «шина» и/или «кольцо». Эти три типа топологий LAN показаны на рис. 7.5.

РИСУНОК 7.5. Три типа топологии локальной сети.

В сети star каждый узел связан с центральным узлом. Эта сеть является типичной в глобальной сети. Центральный узел является общим и выполняет коммутационные функции для всех. Каждый узел связан с центром через свою линию передачи. Топология «звезда» используется в основном во внутриофисной сети. В качестве линий передачи используются витые пары или оптоволоконные кабели. Его достоинства в том, что он прост в управлении и подходит для одноранговой связи. Недостатком является то, что он не надежен, не расширяем и не гибок, потому что центральный узел выполняет все функции переключения — если что-то пойдет не так, сеть окажется в беде.

В сети bus каждый узел связан с общей для всех узлов шиной. Информация, выдаваемая узлом, передается по шине. Коаксиальный кабель в основном используется для шинной сети. Каждый узел имеет свою коммуникационную функцию. Даже когда узел находится в беде, это не оказывает негативного влияния на другие узлы. Поэтому сеть надежная. А структура сети легко изменяется и расширяется. Любой узел может быть подключен к шине в любое время. В этой сети может быть размещено множество каналов за счет предоставления различных несущих частот, что делает ее широкополосной сетью. Однако в сети низкий уровень безопасности данных, передаваемых между узлами. Наконец, когда с автобусом возникают проблемы, весь трафик идет не так.

В кольцевой сети используются кабели с витой парой или оптоволоконные кабели. В этой системе разрешена односторонняя передача. Сеть является закрытой, и каждый узел находится в определенной последовательности. Когда узел в кольце отправляет сообщение в сеть, оно передается по кольцу до тех пор, пока сообщение не вернется к исходному узлу. Сообщение искажается при прохождении через кольцо. Но каждый узел, который его получает, воспроизводит и передает соседнему узлу. Поэтому расстояние кольца можно увеличить. Шинные и кольцевые сети действуют как системы многоадресной передачи. То есть любой узел в сети может выдать сообщение и получить его. Внедрив адекватную технологию контроля доступа, можно реализовать некоторые функции коммутации и вещания.

В дополнение к вышеупомянутым топологиям LAN существуют модифицированные топологии LAN, такие как сеть U-bus. Когда коаксиальные кабели используются для системы широкополосной сети, необходимо установить головное оборудование, которое будет действовать как усилитель сигнала. Шинная система U-типа показана на рис. 7.6. Сигналы передаются от головного узла к клиенту по кабелю. Кабель называется исходящей линией и используется только для передачи входных сигналов. С другой стороны, сигналы передаются от клиентов к головному узлу по кабелю. Кабель называется входящей линией и используется только для передачи выходных сигналов. Для обеспечения входящей и исходящей передачи по одному кабелю используется метод умножения частотного разделения, чтобы сделать связь эффективной и действенной. Этот тип топологии используется для городской двусторонней системы кабельного телевидения.

РИСУНОК 7.6. Шинная сеть U-типа.

Для создания шинной сети с односторонними линиями передачи, такими как оптические кабели, используется топология звездообразная шина.В центре сети установлен звездообразный ответвитель. Каждый узел в сети имеет передатчик и приемник. Звездообразный ответвитель имеет входные клеммы и выходные клеммы. Передатчик каждого узла связан с входным терминалом, а приемник связан с выходным терминалом. Сигнал, выдаваемый узлом, отправляется всем узлам через звездообразный ответвитель. Это работает так же, как и в шинной сети.

Есть еще одна кольцевая сеть: два провода связаны с центральным узлом, который называется концентратором. Эта топология сети образует кольцевую сеть через концентратор. Когда узел в беде, его обходят; связь может быть выполнена, за исключением проблемного узла.

В последнее время получили развитие беспроводные локальные сети. На частотах до 10 Мбит/с осуществляется связь между мобильным терминалом и базовой станцией, расположенной на потолке. Используется для внутренней связи. Топология сети представляет собой звездообразную сеть, предоставляющую от 1 до n каналов связи.

Технологии сетевого физического уровня

Проводные технологии

Проводные подключения являются наиболее распространенными. Основными используемыми средами являются коаксиальный кабель, витые пары и оптоволокно. Для каждого из них были разработаны конкретные сетевые технологии или спецификации. Носитель должен обладать свойствами, которые обеспечат разумную производительность по ошибкам для гарантированного расстояния и скорости доставки данных (т. е. скорость). Он также должен поддерживать двустороннюю или многостороннюю связь.

В волоконно-оптических системах для передачи данных в основном используется инфракрасный свет. На каждом конце используются быстрые оптопары и диоды для преобразования сигнала в электрические уровни. Большинство волоконно-оптических систем могут передавать только в одном направлении, поэтому для реализации двусторонней системы требуется пара волокон. Концентраторы также необходимы на каждом стыке, поскольку оптоволоконные системы могут работать только в режиме «точка-точка». Волокна используются в основном в областях, где важны высокая скорость, безопасность и/или гальваническая изоляция.

Коаксиальные кабельные системы были очень популярны на заре развития сетей, главным образом потому, что в них использовались дешевые и общедоступные коаксиальные кабели с сопротивлением 75 или 50 Ом, которые номинально использовались для передачи видео и радиочастот. В коаксиальной системе узлы соединяются между собой через единую магистраль, то есть кабель прокладывается как одна линия, проходящая через все станции, это также известно как топология шина. Резистивная 75 (или 50) Ом терминатор R размещается на каждом конце кабеля для поглощения всех отражений. Узлы действуют при приеме как датчики сигнала с высоким импедансом, а при передаче - как ток, поступающий в (резистивную) линию. Во всех отношениях эта линия выглядит для всех подключенных устройств как чисто резистивная нагрузка R/2 Ом; такое известное сопротивление нагрузки позволяет передатчикам использовать простые генераторы тока для подачи фиксированного количества тока в линию. Напряжение, генерируемое на линии, составляет порядка половины вольта для типичной сети Ethernet, это позволяет приемникам использовать датчики с динамически регулируемыми порогами для определения переходов через ноль, а также обнаруживать перегрузки по напряжению, возникающие при попытке двух или более передатчиков станции. ведите линию вместе. Это обеспечивает простую форму обнаружения столкновений. Во избежание контуров заземления соединение экрана коаксиального кабеля заземляется только в одной точке; поэтому сетевые адаптеры должны иметь изоляционное оборудование, чтобы изолировать все источники питания и другие цепи, напрямую подключенные к кабелю, что несколько увеличивает их стоимость.

Системы с витой парой (TP) появились позже. Самый простой для TP кабель состоит из одной или нескольких пар изолированных жил медного провода, скрученных друг вокруг друга. Скручивание необходимо для минимизации электромагнитного излучения и защиты от внешних помех. Это также помогает ограничить помехи от других соседних витых пар (перекрестные помехи). Теоретически, чем больше витков на метр кабеля, тем лучше изоляция. Однако это увеличивает емкость на метр, что может привести к увеличению требований к нагрузке и увеличению затухания на высоких частотах. Существует два основных типа кабелей с витой парой: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP), в которых каждая пара проводов заключена в экран из алюминиевой фольги для дополнительной изоляции. Импеданс типичной витой пары составляет порядка 100–150 Ом. Линии питаются в дифференциальном режиме; на один провод подается положительный уровень сигнала, а на другой соответствующий отрицательный или инвертированный сигнал. Это приводит к тому, что полное поле излучения вокруг пары сводится к нулю. TP могут использоваться в шинных топологиях, как описано выше, или в звездообразных топологиях, где каждый компьютер или терминал подключается одним кабелем к центральному концентратору. Сигнал, отправленный с одной станции, принимается концентратором и перенаправляется на все остальные станции звездообразной сети.

Домен 4: Связь и сетевая безопасность (разработка и защита сетевой безопасности)

Эрик Конрад, . Джошуа Фельдман, учебное пособие CISSP (третье издание), 2016 г.

Витая пара

Сетевой кабель с неэкранированной витой парой (UTP), показанный на рис. 5.12, использует пары проводов, скрученных вместе. Всякое электричество создает магнетизм; если взять два провода, которые посылают электричество в противоположном направлении (например, отправка и получение), и скрутить их вместе, это ослабит магнетизм. Это делает кабели с витой парой менее восприимчивыми к электромагнитным помехам.

Рисунок 5.12. Кабель UTP

Таблица 5.6. Категория Скорость и использование кабелей

Экранированная витая пара (STP) содержит дополнительный металлический экран вокруг каждой пары проводов. Это делает кабели STP менее восприимчивыми к электромагнитным помехам, но более жесткими и более дорогими.

Многие из нас знакомы с Cat3 и Cat5 из практического использования. Вам трудно вспомнить непонятные уровни кабельных соединений категорий, такие как 1, 2 и 4? Просто помните, что Cat1 — самый простой и медленный, используемый для аналогового голоса. Cat2 — 4 мегабита, а Cat4 — 16: помните квадраты. Дважды два — четыре, а четыре раза четыре — шестнадцать. Кроме того, категории Cat1 и Cat2 являются неофициальными названиями: официальный стандарт кабелей для категорий начинается с категории 3. Таким образом, на экзамене вряд ли будут задавать вопросы о категориях Cat1 и Cat2.

Ethernet

Уильям Бьюкенен, бакалавр наук (с отличием), CEng, PhD, компьютерные автобусы, 2000 г.

26.6 Трансиверы Ethernet

Ethernet требует минимального количества оборудования. Кабели, используемые для его подключения, обычно представляют собой либо неэкранированную витую пару (UTP), либо коаксиальные кабели. Эти кабели должны быть согласованы с их волновым сопротивлением, которое составляет 50 Ом для коаксиальных кабелей и 100 Ом для кабелей UTP.

Каждый узел имеет передающее и приемное оборудование для управления доступом к кабелю, а также для мониторинга сетевого трафика. Аппаратное обеспечение для передачи/приема называется приемопередатчиком (сокращение от transmitter/receiverприемник), а контроллер создает и удаляет кадр. Для Ethernet со скоростью 10 Мбит/с приемопередатчик строит передаваемые биты со скоростью 10 Мбит/с — таким образом, время для одного бита составляет 1/10 × 10 6 , что составляет 0,1 мкс (100 нс).

Приемопередатчик Ethernet передает в один эфир. Когда нет передающих узлов, напряжение на линии составляет + 0,7 В. Это обеспечивает сигнал распознавания несущей для всех узлов в сети, он также известен как сердцебиение. Если узел обнаруживает это напряжение, он знает, что сеть активна и в настоящее время нет передающих узлов.

Таким образом, когда узел хочет передать сообщение, он прослушивает его в течение периода молчания. Затем, если два или более передатчика передают одновременно, возникает коллизия. Когда они обнаруживают коллизию, каждый узел передает сигнал «пробки». Узлы, участвующие в коллизии, затем ждут случайный период времени (в диапазоне от 10 до 90 мс), прежде чем пытаться снова передать. Каждый узел в сети также ожидает повторной передачи. Таким образом, коллизии неэффективны в сетях, поскольку они останавливают передачу узлов. Приемопередатчики обычно обнаруживают коллизии, отслеживая постоянное (или среднее) напряжение в линии.

При передаче блок приемопередатчика передает преамбулу из последовательных 1 с и 0 с. Используемое кодирование представляет собой манчестерское кодирование, которое представляет 0 как переход от высокого к низкому напряжению и 1 как переход от низкого к высокому напряжению. Низкое напряжение представлено -0,7 В, а высокое - + 0,7 В. Таким образом, при передаче преамбулы напряжение изменяется от + 0,7 В до -0,7 В; как показано на рисунке 26.9. Если после передачи преамбулы коллизий не обнаружено, то отправляется остальная часть кадра.

Читайте также: