Проводные средства для передачи данных в локальных сетях :

Для передачи сигнала в сети Ethernet используется кабель типа в итая пара (twisted pair). Благодаря приемлемой цене и легкости в установке, кабель витая пара является распространенным решением для построения локальных сетей. Кабель витая пара – один из компонентов современных кабельных систем. Он представляет собой одну или несколько изолированных и скрученных между собой пар проводников с небольшим числом витков на единицу длины, покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводов нужно для снижения электромагнитных помех (наводок) от посторонних источников и для повышения связи проводов одной пары.

Кабель витая пара делится на два вида:

1) Незащищенная витая пара:

– неэкранированная витая пара (UTP – Unscreened Twisted Pair), характеризующаяся полным отсутствием экранирования;

– фольгированная витая пара (FTP –Foiled Twisted Pair), которая имеет один общий внешний экран;

– фольгированная экранированная витая пара (SFTP – Shielded Foiled Twisted Pair; в отличие от FTP имеет дополнительный внешний экран из медной оплетки).

2) Защищенная витая пара:

– защищенная витая пара (STP – Shielded Twisted Pair; существует экран для каждой пары);

– защищенная экранированная витая пара (S/STP – Screened Shielded Twisted Pair), которая в отличие от STP имеет дополнительный общий внешний экран.

Экранирование обеспечивает защиту от внешних и внутренних электромагнитных наводок. Кабель витая пара, в зависимости от структуры проводников, делится на одножильный и многожильный. Одножильный кабель используется для прокладки в стенах, коробах, с последующим выводом их в розетки. Это связано с тем, что жилы слишком толстые, поэтому при частых изгибах быстро ломаются. Многожильный кабель больше подходит для скручиваний и изгибов. Он обладает большим затуханием сигнала, поэтому его часто используют для изготовления коротких соединителей (PatchCord), соединяющих сетевую розетку и периферию.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи коннекторов. Коннекторы бывают разных видов: экранированные и неэкранированные, со вставками и без вставок. Процесс соединения кабеля и коннектора называется обжатие. В зависимости от устройств, которые будут связаны кабелем витая пара, существуют различные способы обжатия.

Чтобы подключить Интернет по витой паре со скоростью 10 или 100 Мб/с достаточно двух пар проводков. А при подключении Интернета в гигабитных сетях обжимают все 4 пары проводков, за счет чего скорость увеличивается до 1 Гб/с.

Рис.5. Схема обжима витой пары

Чтобы провести локальную сеть между зданиями, находящимися на расстоянии более 100 метров, будет использован оптический кабель (оптоволокно).

Оптоволокно – пластиковая или стеклянная нить, которая используется для переноса света внутри себя путем полного внутреннего отражения. Структура оптического кабеля схожа со структурой коаксиального электрического кабеля, но только вместо центрального медного провода используется тонкое стекловолокно, диаметром около 2–10 мкм, а вместо внутренней изоляции – пластиковая или стеклянная оболочка, которая не позволяет свету выходить за пределы стекловолокна.

Классификация оптического кабеля:

1) Одномодовые (диаметр сердцевины 50 мкм) – используется для связи на расстояния десятки и даже сотни километров.

2) Многомодовые (диаметр сердцевины 50 мкм и 62,5 мкм) – используется для сетей протяженностью до 1 км. Главным достоинством при использовании многомодового оптического кабеля является низкая стоимость приемопередающей аппаратуры.

2.1) С градиентным показателем профиля преломления – имеют модовую дисперсию меньше 5 наносекунд, а полоса пропускания достигает 2 Ггц/км. Такой тип волокна подойдет почти для всех промышленных приложений и для некоторых коммерческих коммуникационных приложений.

2.2) Со ступенчатым показателем профиля преломления – имеют значительную модовую дисперсию, ограничивая полосу пропускания до 25 МГц/км. Следовательно, ограничивается скорость цифровой передачи. Такой тип волокна подойдет для прокладки локальной сети на предприятии, где требуются небольшие скорости передачи.

 

 

Достоинства оптоволокна:

– возможность передачи большого потока информации (несколько тысяч каналов);

– маленькие размеры и масса;

– малые потери и большая длина трансляционных участков;

– отсутствие короткого замыкания и искрения;

– защищенность от внешних воздействий и переходных помех.

Недостатки оптоволокна:

– волоконные световоды подвергаются радиации, за счет чего возрастает затухание;

– водородная коррозия стекла, приводящая к микротрещинам световода и ухудшению его свойств.

Сетевой коммутатор:

Для того чтобы распределить сигнал сети Ethernet между всеми компьютерами, нужно использовать сетевой коммутатор (Switch). Коммутатор передает данные непосредственно получателю. Это повышает безопасность сети и производительность, избавляет другие сегменты от обработки данных, которые им не предназначались.

Коммутатор хранит в памяти МАС – таблицу, где располагается МАС – адрес узла и соответствующий ему порт. При включении коммутатора таблица пуста и устройство начинает работать в режиме обучения, то есть поступающие на какой–либо порт данные передаются на все порты сетевого коммутатора. Анализируя пакеты данных, устройство определяет МАС – адрес компьютера–отправителя и записывает его в таблицу. В дальнейшем, если на какой–либо порт коммутатора поступит пакет для этого компьютера, то этот пакет будет отправлен только на соответствующий порт. Пакет будет продублирован на все интерфейсы в том случае, если МАС – адрес компьютера–получателя не известен. Через какое–то время коммутатор составляет полную таблицу для всех портов.

Технология направленногоWi–Fi:

Чтобы провести локальную сеть между компьютерами зданий, располагающихся на значительном расстоянии (1–1000 км) друг от друга, не обязательно прокладывать кабеля и тратить на это много времени. Можно использовать беспроводную технологию [6], которая упростит эту задачу. 

Беспроводная сеть удобна тем, что носителями информации в ней являются радиоволны, а не кабельная проводка. За счет этого, пользователь может быть не привязан к своему рабочему месту, а может выйти в Интернет в любом удобном месте в пределах беспроводной сети; возможно подключение сразу нескольких пользователей с различных устройств (телефонов, планшетов, ноутбуков и т. д.); удобно использовать беспроводные технологии в помещениях, где нет возможности проложить кабель.

Для объединения компьютеров двух зданий в локальную сеть, которые находятся на расстоянии 5 км, воспользуемся направленным Wi–Fi.

Организация направленного Wi–Fi начинается с установки антенн, которые бывают двух типов: направленные и всенаправленные. Направленная антенна идеально служит для создания передачи сети Wi–Fi из одной точки в другую. При её использовании передаваемый и принимаемый сигналы направляются в виде «узкого луча», за счет чего увеличивается расстояние приема и передачи сигнала. Для управления расстоянием приема и передачи сигнала нужно учитывать следующие характеристики:

– мощность Wi–Fi антенн;

– мощность передатчика;

– препятствия и помехи на пути сигнала;

– длина кабеля (чем длиннее, тем хуже качество сигнала).

Всенаправленная антенна принимает и передает сигнал во все направления одновременно. За счет этого расстояние приема и передачи сигнала значительно меньше, чем у направленной антенны. Максимальное расстояние, на котором сигнал может передаваться при помощи всенаправленной антенны, составляет около 1000 метров. Такие антенны больше используют в помещениях (квартирах, офисах, на отдельном этаже здания и т.д.). Для управления расстоянием приема и передачи сигнала можно пользоваться теми же характеристиками, что и для направленных антенн.

Сетевой шлюз ZyWall:

Для обмена информации между локальными сетями, которые используют различные протоколы, применяют устройства, называемые сетевыми шлюзами, которые преобразуют один протокол в другой. Таким образом, сетевой шлюз – это распределительная точка, принимающая сведения из сети Интернет и конвертирующая её в понятную для пользователя информацию. В отличие от роутеров, которые могут обмениваться данными внутри локальной сети, использующей одинаковые протоколы, сетевые шлюзы работают медленнее. 

В организациях для создания корпоративной сети используют универсальный шлюз, называемый программным комплексом Интернет Контроль Сервер. Он выполняет контроль подключений ПК к глобальной сети, а также осуществляет учет трафика.

Мы будем использовать сетевой шлюз ZyXEL ZYWALL, предназначенный для решения проблем, связанных с организацией, содержанием и безопасностью компьютерной сети. Это компактный скоростной шлюз доступа нового поколения.

В его функции входит:

– управление трафиком;

– обнаружение и предотвращение вторжений;

– безопасность удаленных подключений при помощи виртуальных частных сетей (VPN);

– защита от спама и другие.