Стандарты кабельных систем

Повреждения кабельной системы представляют наибольшую угрозу для работы локальной сети. Быстро получить данные об основных электромагнитных характеристиках кабеля, определить характер и место повреждения кабельной системы, устранить неисправность помогут новые средства диагностики и тестирования ЛВС.

 

СТАНДАРТЫ КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.

 

Кабельные системы строятся на основе кабелей разных типов:

                                    -неэкранированная витая пара;

                                    -коаксиальный кабель;

                                    -волоконно-оптический кабель.

Наиболее перспективной для создания сетей является неэкранированная витая пара. Чем выше категория кабельной системы, тем больше ее пропускная способность. Предпочтительны кабельные системы категории 5, поскольку они позволяют использовать новые стандарты высокоскоростных сетей. 

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.

 

Для более полного понимания методов диагностики и сертификации кабельных систем необходимо более подробно остановится на их электромагнитных характеристиках. 

   Перекрестные наводки (NEXT) между витыми парами образуются в результате интерференции электромагнитных сигналов, возникающих в двух витых парах. Один из кабелей витой пары является передающим, а второй принимающим. При прохождении сигнала по одному из кабелей, например по передающему, в приемном возникают перекрестные наводки. Для категории 5 параметр NEXT должен быть не менее 27 Дб при частоте 100Гц.

   Затухание (Attenuation) характеризует потерю амплитуды электрического сигнала при его распространении по кабелю. Основными причинами затухания являются характеристики кабеля и поверхностный эффект. Последний определяет зависимость затухания от частоты и измеряется в децибелах на метр. Для кабеля категории 5 при частоте 100 МГц затухание не должно превышать 23,6 Дб на 100 м.

   Импеданс-величина, характеризующая полное (активное и реактивное) сопротивление электрической цепи. Импеданс измеряется в омах. Для неэкранированной витой пары наиболее часты значения импеданса 100 и 120 Ом. В высокоскоростных сетях импеданс зависит от частоты.

   Активное сопротивление-сопротивление электрической цепи постоянному току. В отличии от импеданса активное сопротивление не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля.

   Емкость- величина, характеризующая способность проводника удерживать электрический заряд. Два электрических проводника в кабеле, разделенные диэлектриком, представляют собой конденсатор, способный накапливать заряд. Чем меньше значение этой величины, тем лучше. При высоком значении происходит искажение сигнала и сужается полоса пропускания данных.

   Уровень внешнего электромагнитного излучения (электрический шум)-это нежелательное переменное напряжение в проводнике. Различают два типа электрических шумов: фоновый и импульсный. Источником фонового шума в диапазоне от 0 до 150 кГц могут быть линии электропередачи, телефоны и лампы дневного света; в диапазоне от 150 до 20 МГц- компьютеры, принтеры и ксероксы; от 20МГц до 1 ГГц- телевизионные и радиоприемники, микроволновые печи. Основными источниками импульсного шума являются моторы, переключатели и сварочные агрегаты. Электрический шум измеряется в мВ.

   Схема разводки кабеля определяет правильность физической разводки пар в самом кабеле. Наиболее часто встречающейся ошибкой являются перекрестные пары- несовпадение контактов на разных концах кабеля.

 

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И СЕРТИФИКАЦИИ

КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

 

   Как определить причину нарушения работы кабельной системы ЛВС? Как определить место повреждения кабеля? Как проверить соответствие имеющегося кабеля предписываемой ему категории? Как проверить правильность установки кабельной системы? Эти и другие вопросы, связанные с установкой и эксплуатацией кабельных систем, часто встают практически перед каждым администратором ЛВС и сотрудниками “сетевых” фирм.

   Условно, оборудование для диагностики и сертификации кабельных систем можно поделить на четыре основные группы: сетевые анализаторы, приборы для сертификации кабельных систем, кабельные сканеры и тестеры (мультиметры). Для выбора соответствующего оборудования нужно правильно представлять, для какой цели оно будет использоваться.

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

Вид операций	Применяемое оборудование
Проверка кабеля на отсутствие физического обрыва	Тестеры
Диагностика медных кабельных систем.	Кабельные сканеры
Сертификация кабельных систем на соответствие определенному стандарту, диагностика кабельных систем	Портативные устройства для сертификации кабельных систем
Эталонное тестирование кабелей различных категорий	Сетевой анализатор

 

1) Сетевые анализаторы (не следует путать их с анализаторами протоколов) -это эталонные измерительные инструменты для диагностики и сертификации кабелей и кабельных систем. Например, сетевые анализаторы компании Hewlett-Packard - HP 4195A и HP 8510C.

   Сетевые анализаторы содержат высокоточный частотный генератор и узкополосный приемник. Передавая сигналы различных частот в передающую пару и измеряя сигнал в приемной паре, можно измерить затухание и NEXT. Сетевые анализаторы - это прецизионные крупногабаритные и дорогие (стоимостью более $20.000) приборы, предназначенные для использования в лабораторных условиях специально обученным персоналом.

 

2) Тестеры (омметры)

 

Тестеры кабельных систем- наиболее простые и дешевые приборы для диагностики кабеля. Они позволяют определить непрерывность кабеля, однако, в отличие от кабельных сканеров, не обозначают, где произошел сбой.

 

Тестер STM-8 представляет собой недорогой портативный кабельный тестер для оперативной диагностики кабельных систем. STM-8 позволяет определить обрывы,

короткие замыкания, а также правильность разводки кабеля по парам.

 

 

 

3) Приборы для сертификации кабельных систем.

 

В отличии от сетевых анализаторов приборы для сертификации кабельных систем могут быть использованы не только специально обученным персоналом, но и администраторами и специалистами по установке ЛВС.

   Наиболее известны устройства PentaScanner (компании Microtest, Inc.) LANtek Pro (компании WeveTek Corp.), WireScope 100 (компании Scope Communication, Inc.).

Рассмотрим подробнее технические возможности модели PentaScanner компании Microtest.

Этот прибор размером с видеокассету выполняет те же функции, что и сетевой анализатор по диагностике и сертификации кабельных систем, хотя и не обеспечивает такой точности измерения электромагнитных параметров кабеля, как сетевой анализатор. Но точности этого прибора достаточно для сертификации кабельных систем категории 5. В то же время PentaScanner имеет ряд преимуществ перед сетевыми анализаторами- малые размер, вес, цена, возможность автоматического тестирования, простота в использовании, автономность источников питания.

PentaScanner проводит все необходимые тесты для сертификации кабельных сетей, включая определение NEXT, затухания, отношения сигнал-шум, импеданса, емкости и активного сопротивления.

PentaScanner содержит несколько частотных генераторов и узкополосных приемников, графический дисплей на жидких кристаллах и флэш-память для записи результатов тестирования и новых версий программного обеспечения. Как элемент питания PentaScanner использует аккумуляторные батареи, работающие без подзарядки до 10 часов. Прибор содержит разъемы для прямого присоединения к кабелю.

Важной функцией PentaScanner является само калибровка при включении

 

 

4. Кабельные сканеры

 

   Приборы позволяют определить длину кабеля, NEXT, затухание, импеданс, схему разводки, уровень электрических шумов и оценить полученные результаты. Цена на них варьируется от $1.000 до $3.000. Существует достаточно много устройств данного класса, например: MT350 и Cable Scanner (компании Microtest, Inc.), Fluke 650 (компании Fluke Corp.), LANcat 1500 и LANcat 1800 (компании Datacom Technologies, Inc.), WireScope 16 (компании Scope Communication, Inc.) В отличие от сетевых анализаторов сканеры могут быть использованы не только специстами, но даже администраторами-новичками.

   Для определения местоположения неисправности кабельной системы (обрыва, короткого замыкания и т.д.) используется метод “кабельного радара”, или Time Domain Reflectometry (TDR). Суть его состоит в том, что сканер излучает в кабель короткий электрический импульс и измеряет время задержки до прихода отраженного сигнала. По полярности отраженного импульса определяется характер повреждения кабеля (короткое замыкание или обрыв). По задержке прихода отраженного сигнала и скорости его распространения в кабеле определяется расстояние до места неисправности. Скорость распространения сигнала в кабеле- Nominal Vilocity of Propagation (NVP) задается в процентах по отношению к скорости света в вакууме. Точность измерения расстояния до места неисправности во многом зависит от правильного определения значения NVP. Обычно кабельные сканеры имеют данные о NVP для всех основных типов кабелей. В правильно установленном и подключенном кабеле отраженный импульс отсутствует.

 

 Кабельный сканер Microscanner представляет собой недорогой портативный кабельный сканер для оперативной диагностики кабельных систем. Microscanner позволяет определить правильность разводки кабеля, место и характер повреждения. Кроме того, в отличие от любого другого устройства в своем классе, Microscanner может с высокой точностью измерить длину кабеля (для витой пары – длину каждой из пар).

 

5. Оборудование для комплексной диагностики ЛВС.

 

Примером такого рода устройств являются COMPAS (компании Microtest, Inc.).

Это устройство позволяет не только быстро обнаружить место и причину неисправности, но и определить участки ЛВС с наиболее напряженным трафиком, степень загруженности сервера и многие другие параметры.

Достаточно нажать клавишу DIAGNOSE, и COMPAS, проведя необходимые тесты, определит причину неисправности и укажет возможные способы ее устранения.

Универсальный диагностический прибор COMPAS компании Microtest совмещает в себе функции анализатора протоколов, кабельного сканера и устройства сетевого управления. Весь комплекс измерений проводится в автоматическом режиме.

 

Compas можно установить в любом месте сети. Он сам определяет место включения и запускает соответствующие тесты. Функция NetTap позволяет подключить Compas между любыми двумя сетевыми устройствами, например между рабочей станцией и концентратором или файл-сервером и концентратором, и анализировать трафик между любым сетевым устройством и концентратором. Как анализатор протоколов Compas проводит мониторинг трафика сети Ethernet и выявляет неисправности на уровне протоколов. Compas определяет трафик, количество ошибок, сетевые устройства, создающие основной трафик, источники ошибок и широковещательных пакетов. Можно просматривать пики загрузки и ошибок в течение длительного периода. Compas распознает все протоколы, используемые в данном сегменте, в том числе: Novell IPX, IP, DEC LAVC, DECnet, AppleTalk II (APP2), Xerox XNS, Banian VINES, ISO и ARP, и определяет совокупный процент использования полосы пропускания для каждого протокола.

В качестве кабельного сканера Compas позволяет измерять следующие параметры кабелей: волновое сопротивление, уровень электромагнитных шумов и схему разводки кабеля. Имея два RJ45 разъема, Compas может тестировать коммутационные шнуры.

Compas показывает детальную информацию о файл-серверах с операционной системой NetWare с использованием Compas NetWare Loadable Module (NLM). Данный тест позволяет просматривать значения утилизации процессора, переполнения кэш-буферов, утилизации сервера, используемый фрейм и др. Можно использовать Compas для эмуляции файл-сервера или рабочей станции. Compas также позволяет тестировать очереди печати и распечатывать результаты всех тестов на сетевом принтере. Compas имеет один BNC и два RJ45 разъема. Прибор автоматически определяет, к какому разъему подключен кабель.

 

 

Описанные нами устройства предназначены для тестирования кабельных систем на основе медного кабеля. Может возникнуть вопрос: “А как же быть с системами на основе волоконно-оптического кабеля?”. Действительно, сегодня волоконно-оптические сети находят в мире все большее применение. В пользу еще более широкого распространения их в ближайшем будущем говорит, во-первых, снижение стоимости на сам волоконно-оптический кабель, а также на оборудование для сварки и инсталляции. В скором времени, по мнению зарубежных аналитиков, стоимость медного кабеля категории 5 и волоконно-оптического кабеля сравняются. Во-вторых, именно на волоконно-оптический кабель ориентируются ведущие производители сетевого оборудования при разработке новых стандартов передачи данных, в частности, так называемого, “гигабитного” Ethernet.

 

Диагностическое оборудование для волоконно-

оптических кабельных систем

 

Назначение измерительных приборов Тест	Диагностическое оборудование
Измерение затухания волоконно-оптических кабельных систем	Оптические тестеры
Сертификация кабельных систем на соответствие стандартам	Приборы для сертификации кабельных систем
Диагностика волоконно-оптических кабельных систем	Рефлектометры

 

 

 

 

Рефлектометры

Рефлектометр является необходимым технологическим элементом для создания и эксплуатации ВОЛС. Позволяет получить распределение затухания как функцию длины оптического кабеля. Определяет места расположения неоднородностей (разъемные и неразъемные соединители, пережатия и обрывы кабеля), длину линии и затухание сигнала.