Обжим для гигабитной сети. Витая пара и дуплексный режим рабты

1. Стандарты обжима витой пары
   • Прямой обжим
   • Перекрестный обжим (кроссовер, сrossover)

Зачем обжимать витую пару по стандарту?

Использование качественного кабеля «витая пара» и обжатие его по стандарту - залог качественного и отказоустойчивого канала связи.

Некоторые считают, что сетевой кабель можно обжимать не по стандарту и все будет нормально работать. Данное утверждение работает только при небольшой длине кабеля.

Если «витую пару» обжать не по стандарту, то при большой длине сетевого кабеля, соединяемые устройства могут либо вообще не работать, либо будут работать с большими потерями пакетов данных.

Наиболее часто проблемы возникают, когда по витой паре подают питание на сетевое устройство по технологии POE, поскольку подача питания вносит серьезные наводки на соседние проводники в кабеле.

Чтобы между проводниками в кабеле не возникали перекрестные помехи, их скручивают с определенным шагом и располагают по отношению друг к другу особым образом. Также для уменьшения наводок используют экранирование проводников. Определить, что в кабеле есть потери, можно только с помощью специального дорогостоящего оборудования. Поэтому используйте медный качественный кабель витая пара, и обжимайте сетевой кабель только по стандарту. Это поможет вам избежать проблем с передачей данных.

Примеры проблем по вине сетевого кабеля

По дешевой (омедненный алюминий) витой паре на расстояние 27 метров была вынесена точка доступа TP-Link TL-WA5210G. После подключения, точка доступа не работала. После замены кабеля на качественный медный OK-net UTP/5e, точка доступа заработала.

Подключалась точка доступа Ubiquiti NanoStation M2. Длина кабеля была небольшой - 7 метров, но на кабеле была скрутка. После включения точка доступа входила в режим прошивки. После использования этого же кабеля, но без скрутки, точка доступа нормально заработала.

Была установлена точка доступа Ubiquiti Bullet M2 HP с всенаправленной антенной TP-Link TL-ANT2412D. Точка доступа перезагружалась с определенной периодичностью. После замены дешевого кабеля на медный, проблема с перезагрузкой исчезла.

При подключении точки доступа Ubiquiti NanoStation2 с помощью патч-корда, купленного в магазине, устройство не работало и индикаторы на нем не светились. Оказалось на патч-корде были обжаты только 4 пары с данными, а 4 пары (пары 4,5+; 7,8-), которые используются для подачи питания на устройство, не были обжаты. После обжатия всех 8 проводников, точка доступа заработала.

После включения точки доступа Bullet2 питание появлялось и потом пропадало. Использовался патч-корд, купленный в магазине и обжатый по стандарту EIA/TIA-568A. После использования сетевого кабеля, обжатого по стандарту EIA/TIA-568B, проблема исчезла.

Стандарты обжима витой пары

Есть два вида обжима витой пары:

1. Прямой обжим — используют для подключения компьютера к свитчу или роутеру;
2. Перекрестный обжим (кроссовер, сrossover) — используют для подключения типа компьютер-компьютер, свитч-свитч, роутер-роутер.

Прямой обжим витой пары бывает двух стандартов:

• EIA/TIA-568A
• EIA/TIA-568B

По сути эти стандарты одинаковые, но используют различные цвета проводников для передачи данных. Однако на практике были случаи, когда некоторые устройства с POE питанием отказывались работать с витой парой обжатой по стандарту EIA/TIA-568A. Поскольку большинство производителей ориентируется на стандарт EIA/TIA-568B, мы рекомендуем использовать именно его.

Прямой обжим витой пары по стандарту EIA/TIA-568B (наиболее распространенный)

Перекрестный обжим витой пары бывает двух видов:

• для соединения на скорости 100 мегабит/с (Crossover Fast Ethernet);
• для гигабитного соединения на скорости 1 Гбит/с (Crossover Gigabit Ethernet).

Витая пара обжим схема. Что это такое и с чем его едят?

Витая пара – это специальный кабель, состоящий из четырех пар медных жил, свитых между собою.

Благодаря такой конструкции удается ощутимо снизить воздействие всякого рода помех.

Кабели широко используются при – данный способ передачи и получения информации заслуженно остается самым надежным, быстрым и удобным.

Обжим витой пары

Под обжимом витой пары подразумевают процедуру закрепления специальных разъемов, расположенных на конце шнура.

В качестве разъемов обычно используют 8-контактные коннекторы 8P8C, известные большинству из нас под названием RJ-45. Разъемы могут быть двух видов:

• неэкранированные – предназначенные для провода UTP;
• экранированные – для кабелей или STP.

К выбору коннектора нужно отнестись весьма внимательно, часть из них используются только профессионалами, ведь для их установки нужны знание, опыт и сноровка.

Обратите внимание! Лучше не покупать коннекторы вместе со вставкой – их предназначение, разработано специально для мягких и, в частности, многожильных проводов, и использовать их для закрепления твердого медного кабеля очень неудобно.

С коннектором несложно разобраться самостоятельно, его конструкция достаточно проста и понятна – внутри устройства имеется 8 углублений-канавок (для каждой медной жилы шнура), вверху которых имеются металлические контакты.

Чтобы правильно определить нумерацию контактов, нужно коннектор повернуть так, чтобы контакты расположились вверху, защелкой к себе.

При этом напротив будет находиться входной разъем. В таком положении контакт №1 будет справа, а № 8, соответственно, слева.

Нумерация - это важная информация, при выполнении процедуры обжима.

Поэтому обязательно запомните, как правильно определять , это поможет правильно закрепить провод и установить соединение.

Различают пару схем для распределения: EIA/TIA-568А и EIA/TIA-568B. Отличие между схемами заключается в расположении жил.

Так как все четыре пары жил, свитых внутри шнура, имеют изоляцию разного цвета, то повторить схему соединения самостоятельно под силу всем.

Важно! Укладку всегда начинаем с первого контакта к восьмому.

Цветовое расположение жил в схеме 568A:

1. бело-зеленый;
2. зеленый;
3. бело-оранжевый;
4. синий;
5. бело-синий;
6. оранжевый;
7. бело-коричневый;
8. коричневый.

Витая пара обжим схема568A используется для соединения между собой компьютеров, при создании локальной сети.

Цветовое расположение жил в схеме 568В:

1. бело-оранжевый;
2. оранжевый;
3. бело-зеленый;
4. синий;
5. бело-синий;
6. зеленый;
7. бело-коричневый;
8. коричневый.

Данная таблица пригодится, если нужно установить соединение между роутером и компьютером.

Способы обжима

Сетевые провода, предназначенные для соединения между собою компьютеров и разных видов сетевого оборудования , используют два варианта обжима кабеля – кроссовый и прямой.

Прямой обжим шнура применяют при изготовлении кабеля, который будет служить для подключения разных видов сетевого оборудования и клиентских устройств к компьютеру, а также для связи сетевого оборудования между собою.

Данный способ обжима – самый распространенный и часто используемый.

Кроссовый способ обжима применяется при изготовлении провода, предназначенного для соединения между собою .

При этом в коммутации не участвует дополнительное оборудование.

Реже перекрестный шнур применяют, объединяя старые в сеть через порты типа up-link.

Для изготовления прямого вида, можно использовать любую схему обжима, главное условие – оба конца кабеля обжимаются идентично.

Чаще всего при создании прямого сетевого шнура используется схема 568В.

Иногда, чтобы изготовить прямой тип, можно использовать не четыре витые пары, а только две.

При помощи такого кабеля можно подключить к сети две единицы компьютерного оборудования .

Такой способобжима витой пары в RJ-45используется в случае, если в планах нет высокого локального трафика, скорость обмена данных будет равна показателю 100 Мбит/c.

Для примера показана схемараспиновки rj45, в которой участвуют зеленая и оранжевая. Для обжима иного типа, оранжевую заменяет коричневая, а зеленую – синяя.

Но инструкция подключения контактов остается неизменной.

Если нужно изготовить кроссовый кабель, один конец по 568А схеме, а второй - 568В.

При изготовлении такого кабеля непременно участвуют все восемь медных жил.

Если нужно изготовить кроссовера, который обеспечит скорость обмена данных между компьютерами до 1000 Мбит/c, используют особый способ обжима.

Один конец будет обжат по примеру схемы 568В, а иной конец имеетраспиновку rj45 по цветам:

1. бело-зелёный;
2. зелёный;
3. бело-оранжевый;
4. бело-коричневый;
5. коричневый;
6. оранжевый;
7. синий;
8. бело-синий.

Данная схема обжима отличается от уже рассматриваемой нами 568А – коричневая и синяя пары, взаимно заменили друг друга, сохранив общую последовательность.

Если оба конца кабеля зажать по схеме 568В, получим прямой сетевой кабель, который подойдет для соединения ПК с коммутатором.

Если один конец кабеля обжат по схеме 568В, а второй – по схеме 568А, имеем кроссовый кабель, подходящий для соединения компьютеров.

Если требуется изготовить гигабитный перекрестный кабель, то следует применить особую схему обжатия.

Современный мир все больше входит в зависимость от объемов и потоков информации, идущей в различных направлениях по проводам и без них. Все началось достаточно давно и с более примитивных средств, чем сегодняшние достижения цифрового мира. Но описывать все виды и способы, при помощи которых один человек доносил нужные сведения до сознания другого, мы не намерены. В данной статье хочется предложить читателю рассказ о не так давно созданном и успешно развивающемся сейчас стандарте передачи цифровой информации, который называется Ethernet.

Рождение самой идеи и технологии Ethernet происходило в стенах корпорации Xerox PARC вместе с другими первыми разработками этого же направления. Официальной датой изобретения Ethernet стало 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) составил докладную записку для главы PARC о потенциале технологии Ethernet. Однако запатентовали ее только через несколько лет.

В 1979 году Меткалф ушёл из Xerox и основал компанию 3Com, главной задачей которой стало продвижение компьютеров и локальных вычислительных сетей (ЛВС). Заручившись поддержкой таких именитых компаний как DEC, Intel и Xerox был разработан стандарт Ethernet (DIX). После официальной публикации 30 сентября 1980 года он начал соперничество с двумя крупными запатентованными технологиями - token ring и ARCNET, которые впоследствии были полностью вытеснены, из-за их меньшей эффективности и большей себестоимости, чем продукция для Ethernet.

Изначально по предложенным стандартам (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) собирались использовать в качестве передающей среды коаксиальный кабель, но в дальнейшем пришлось отказаться от этой технологии и перейти на использование оптических кабелей и витой пары.

Основным преимуществом в начале развития технологии Ethernet стал метод управления доступом. Он подразумевает множественные соединения с контролем несущей и обнаружение коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных при этом равна 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, в нем же описаны методы кодирования данных. Предельное значение рабочих станций в одном разделяемом сегменте сети ограничено числом 1024, но возможны и другие более малые значения при установке более жестких ограничений к сегменту тонкого коаксиала. Но такое построение очень скоро стало неэффективным и на смену ему в 1995 году пришел стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с, а позже был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с. На данный момент уже в полной мере используется 10 Gigabit Ethernet IEEE 802.3ae, обладающий скоростью в 10 000 Мбит/с. Кроме того, уже имеем разработки направленные на достижение скорости в 100 000 Мбит/с 100 Gigabit Ethernet, но обо всем по порядку.

Очень важной позицией, лежащей в основе стандарта Ethernet, стал формат его кадра. Однако его вариантов существует довольно много. Вот некоторые из них:

Variant I первенец и уже вышедший из применения.

Ethernet Version 2 или Ethernet-кадр II, ещё называемый DIX (аббревиатура первых букв фирм-разработчиков DEC, Intel, Xerox) - наиболее распространена и используется по сей день. Часто используется непосредственно протоколом интернет.

Novell - внутренняя модификация IEEE 802.3 без LLC (Logical Link Control).

Кадр IEEE 802.2 LLC.

Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.

В качестве дополнения, Ethernet-кадр может содержать тег IEEE 802.1Q, для идентификации VLAN, к которой он адресован, и IEEE 802.1p для указания приоритетности.

Некоторые сетевые карты Ethernet, производимые компанией Hewlett-Packard использовали при работе кадр формата IEEE 802.12, соответствующий стандарту 100VG-AnyLAN.

Для различных типов кадра имеют и различные форматы и значения MTU.

Функциональные элементы технологии G igabit Ethernet

Отметим, что производители Ethernet-карт и других устройств в основном включают в свою продукцию поддержку нескольких предыдущих стандартов скоростей передачи данных. По умолчанию, используя автоопределение скорости и дуплексности, сами драйвера карты определяют оптимальный режим работы соединения между двумя устройствами, но, обычно, есть и ручной выбор. Так покупая устройство с портом Ethernet 10/100/1000, мы получаем возможность работать по технологиям 10BASE-T, 100BASE-TX, и 1000BASE-T.

Приведем хронологию модификаций Ethernet , разделив их по скоростям передачи.

Первые решения:

Xerox Ethernet - оригинальная технология, скорость 3 Мбит/с, существовала в двух вариантах Version 1 и Version 2, формат кадра последней версии до сих пор имеет широкое применение.

10BROAD36 - широкого распространения не получил. Один из первых стандартов, позволяющий работать на больших расстояниях. Использовал технологию широкополосной модуляции, похожей на ту, что используется в кабельных модемах. В качестве среды передачи данных использовался коаксиальный кабель.

1BASE5 - также известный, как StarLAN, стал первой модификацией Ethernet-технологии, использующей витую пару. Работал на скорости 1 Мбит/с, но не нашёл коммерческого применения.

Более распространенные и оптимизированные для своего времени модификации 10 Мбит/с Ethernet:

10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») - первоначальная разработка технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. IEEE использует коаксиальный кабель, с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500 метров.

10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») - используется кабель RG-58, с максимальной длиной сегмента 200 метров. Для присоединения компьютеров друг к другу и подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор. Требуется наличие терминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для технологии Ethernet.

StarLAN 10 - Первая разработка, использующая витую пару для передачи данных на скорости 10 Мбит/с. В дальнейшем, эволюционировал в стандарт 10BASE-T.

10BASE-T, IEEE 802.3i - для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории 3 или категории 5. Максимальная длина сегмента 100 метров.

FOIRL - (акроним от англ. Fiber-optic inter-repeater link). Базовый стандарт для технологии Ethernet, использующий для передачи данных оптический кабель. Максимальное расстояние передачи данных без повторителя 1 км.

10BASE-F, IEEE 802.3j - Основной термин для обозначения семейства 10 Mбит/с Eethernet-стандартов, использующих оптоволоконный кабель на расстоянии до 2 километров: 10BASE-FL, 10BASE-FB и 10BASE-FP. Из перечисленного только 10BASE-FL получил широкое распространение.

10BASE-FL (Fiber Link) - Улучшенная версия стандарта FOIRL. Улучшение коснулось увеличения длины сегмента до 2 км.

10BASE-FB (Fiber Backbone) - Сейчас неиспользуемый стандарт, предназначался для объединения повторителей в магистраль.

• 10BASE-FP (Fiber Passive) - Топология «пассивная звезда», в которой не нужны повторители – разработана, но никогда не применялась.

Самый распространенный и недорогой выбор на момент написания статьи Быстрый Ethernet (100 Мбит/с) (Fast Ethernet ):

100BASE-T - Основной термин для обозначения одного из трёх стандартов 100 Мбит/с Ethernet, использующий в качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента до 100 метров. Включает в себя 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.

100BASE-TX, IEEE 802.3u - Развитие технологии 10BASE-T, используется топология «звезда», задействован кабель витая пара категории 5, в котором фактически используются 2 пары проводников, максимальная скорость передачи данных 100 Мбит/с.

100BASE-T4 - 100 MБит/с Ethernet по кабелю категории 3. Задействованы все 4 пары. Сейчас практически не используется. Передача данных идёт в полудуплексном режиме.

100BASE-T2 - Не используется. 100 Mбит/с Ethernet через кабель категории 3. Используется только 2 пары. Поддерживается полнодуплексный режим передачи, когда сигналы распространяются в противоположных направления по каждой паре. Скорость передачи в одном направлении - 50 Mбит/с.

100BASE-FX - 100 Мбит/с Ethernet с помощью оптоволоконного кабеля. Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексном режиме (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2 километра в полнодуплексном режиме по многомодовому оптическому волокну.

100BASE-LX - 100 Мбит/с Ethernet с помощью оптоволоконного кабеля. Максимальная длина сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме по паре одномодовых оптических волокон на длине волны 1310 нм.

100BASE-LX WDM - 100 Мбит/с Ethernet с помощью оптоволоконного кабеля. Максимальная длина сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме по одному одномодовому оптическому волокну на длине волны 1310 нм и 1550 нм. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами (длина волны) либо одной латинской буквой A (1310) или B (1550). В паре могут работать только парные интерфейсы, с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой на 1550 нм.

Gigabit Ethernet

1000BASE-T, IEEE 802.3ab - Стандарт Ethernet 1 Гбит/с. Используется витая пара категории 5e или категории 6. В передаче данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных - 250 Мбит/с по одной паре.

1000BASE-TX, - Стандарт Ethernet 1 Гбит/с, использующий только витую пару категории 6. Передающие и принимающие пары разделены физически по две пары в каждом направлении, что существенно упрощает конструкцию приемопередающих устройств. Скорость передачи данных - 500 Мбит/с по одной паре. Практически не используется.

1000Base-X - общий термин для обозначения технологии Гигабит Ethernet со сменными трансиверами GBIC или SFP.

1000BASE-SX, IEEE 802.3z - 1 Гбит/с Ethernet технология использует лазеры с допустимой длиной излучения в пределах диапазона 770-860 нм, мощность излучения передатчика в пределах от -10 до 0 дБм при отношении ON/OFF (сигнал/нет сигнала) не меньше 9 дБ. Чувствительность приемника 17 дБм, насыщение приемника 0 дБм. Используя многомодовое волокно, дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров.

1000BASE-LX, IEEE 802.3z - 1 Гбит/с Ethernet технология использует лазеры с допустимой длиной излучения в пределах диапазона 1270-1355 нм, мощность излучения передатчика в пределах от 13,5 до 3 дБм, при отношении ON/OFF (есть сигнал/нет сигнала) не меньше 9 дБ. Чувствительность приемника 19 дБм, насыщение приемника 3 дБм. При использовании многомодового волокна дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров. Оптимизирована для дальних расстояний, при использовании одномодового волокна (до 40 км).

1000BASE-CX - Технология Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 25 метров), используется специальный медный кабель (Экранированная витая пара (STP)) с волновым сопротивлением 150 Ом. Заменён стандартом 1000BASE-T, и сейчас не используется.

1000BASE-LH (Long Haul) - 1 Гбит/с Ethernet технология, использует одномодовый оптический кабель, дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.

Технические характеристики стандартов 1000Base-X

10 Gigabit Ethernet

Еще достаточно дорогой, но вполне востребованный, новый стандарт 10 Гигабит Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3a и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.

10GBASE-CX4 - Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров), используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand.

10GBASE-SR - Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в зависимости от типа кабеля), используется многомодовое оптоволокно. Он также поддерживает расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового оптоволокна (2000 МГц/км).

10GBASE-LX4 - использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300 метров по многомодовому оптоволокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при использовании одномодового оптоволокна.

10GBASE-LR и 10GBASE-ER - эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километров соответственно.

10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW - Эти стандарты используют физический интерфейс, совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Они подобны стандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, так как используют те же самые типы кабелей и расстояния передачи.

10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 - принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует экранированную витую пару. Расстояния - до 100 метров.

И наконец, что мы знаем про 100-Gigabit Ethernet (100-GE), еще достаточно сырую, но вполне востребованную технологию.

В апреле 2007 года, после собрания комитета IEEE 802.3 в Оттаве, исследовательской группой Higher Speed Study Group (HSSG) было принято мнение о технических подходах в формировании оптических и медных каналов 100-GE. На данное время окончательно сформирована рабочая группа 802.3ba по разработке спецификации 100-GE.

Как и в предыдущих разработках, стандарт 100-GE будет учитывать не только экономические и технические возможности его осуществления, но и их обратную совместимость с имеющимися системами. На данное время потребность в таких скоростях неоспоримо доказана ведущими компаниями. Постоянно растущие объемы персонализированного контента, в том числе при доставке видео с порталов типа YouTube и других ресурсов, применяющих технологии IPTV и HDTV. Нужно упомянуть также видео по требованию. Все это определяет потребность в 100 Gigabit Ethernet операторов и сервис-провайдеров.

Но на фоне большого выбора старых и перспективно новых технологических подходов в рамках группы Ethernet мы хотим более подробно остановиться на технологии, которая сегодня только приобретает полноценную массовость использования в связи с понижением стоимости ее компонентов. Gigabit Ethernet может полноценно обеспечить работу таких приложений, как потоковое видео, видеоконференции, передача сложных изображений предъявляющих повышенные требования к пропускной способности канал. Преимущества повышения скоростей передачи в корпоративных и домашних сетях становятся все более бесспорным, с падением цен на оборудование такого класса.

Сейчас получил максимальную популярность стандарт IEEE. Принятый в июне 1998 года, он был утвержден как IEEE 802.3z. Но поначалу в качестве среды передачи использовался только оптический кабель. С утверждением в течение последующего года дополнения стандарта 802.3ab средой передачи стала неэкранированная витая пара пятой категории.

Gigabit Ethernet является прямым потомком Ethernet и Fast Ethernet, хорошо зарекомендовавших себя за почти двадцатилетнюю историю, сохранив их надежность и перспективность использования. Наряду с предусмотренной обратной совместимостью с предыдущими решениями (кабельная структура остается неизменной) он обеспечивает теоретическую пропускную способность в 1000 Мбит/сек, что приблизительно равно 120 Мб в секунду. Стоит отметить, что такие возможности практически равны скорости 32-битной шины PCI 33 МГц. Именно поэтому гигабитные адаптеры выпускаются как для 32-битной PCI (33 и 66 МГц), так и для 64-битной шины. Наряду с таким увеличением скорости Gigabit Ethernet унаследовал все предыдущие особенности Ethernet, такие как формат кадров, технологию CSMA/CD (чувствительный к передаче множественный доступ с обнаружением коллизий), полный дуплекс и т.д. Хотя высокие скорости внесли и свои нововведения, но именно в наследовании старых стандартов состоит огромное преимущество и популярность Gigabit Ethernet. Конечно, сейчас предложены и другие решения, такие как ATM и Fibre Channel, но здесь сразу теряется главное преимущество для конечного потребителя. Переход на другую технологию ведет за собой массовую переделку и переоборудование сетей предприятия, тогда как Gigabit Ethernet позволит плавно наращивать скорость и не изменять кабельное хозяйство. Такой подход и позволил Ethernet-технологии занять доминирующее место в области сетевых технологий и завоевать более 80 процентов мирового рынка передачи информации.

Структура построения сети Ethernet с плавным переходам на более высокие скорости передачи данных.

Изначально все стандарты Ethernet разрабатывались с использованием в качестве среды передачи только оптического кабеля - так и Gigabit Ethernet получил интерфейс 1000BASE-X. Он основывается на стандарте физического уровня Fibre Channel (это технология взаимодействия рабочих станций, устройств хранения данных и периферийных узлов). Так как эта технология уже была одобрена ранее, такое заимствование сильно сократило время на разработку стандарта Gigabit Ethernet. 1000BASE-X

Нас, как и простого обывателя, больше заинтересовал 1000Base-CX в виду его работы на экранированной витой паре (STP «twinax») на короткие расстояния и 1000BASE-T для неэкранированной витой пары категории 5. Главным отличием 1000BASE-T от Fast Ethernet 100BASE-TX стало то, что используются все четыре пары (в 100BASE-TX использовались только две). Каждая пара при этом может передавать данные со скоростью 250 Мбит/сек. Стандарт обеспечивает дуплексную передачу, причем поток по каждой паре обеспечивается в двух направлениях одновременно. В связи с сильными помехами при такой передаче технически реализовать гигабитную передачу по витой паре было намного сложнее, чем в 100BASE-TX, что потребовало разработки специальной скремблированной помехоустойчивой передачи, а также интеллектуального узла распознавания и восстановления сигнала на приеме. В качестве метода кодирования в стандарте 1000BASE-T было использовано 5-уровневое импульсно-амплитудное кодирование PAM-5.

Критерии по выбору кабеля тоже стали более жесткими. Для уменьшения наводок, однонаправленной передачи, возвратных потерь, задержек и фазового сдвига, была принята к использованию категория 5e для неэкранированной витой пары.

Обжим кабеля для 1000BASE-T производится по одной из следующих схем:

Прямой (straight-through) кабель.

Перекрестный (crossover) кабель.

Схемы обжима кабеля для 1000BASE-T

Нововведения коснулись и уровня MAC-стандарта 1000BASE-T. В Ethernet-сетях максимальное расстояние между станциями (коллизионный домен) определяется исходя из минимального размера кадра (в стандарте Ethernet IEEE 802.3 он равнялся 64 байтам). Максимальная длина сегмента должна быть такой, чтобы передающая станция могла обнаружить коллизию до окончания передачи кадра (сигнал должен успеть пройти в другой конец сегмента и вернуться обратно). Соответственно, при увеличении скорости передачи нужно либо увеличивать размер кадра, тем самым увеличивая минимальное время на передачу кадра, либо уменьшать диаметр коллизионного домена.

При переходе к Fast Ethernet воспользовались вторым вариантом и сократили диаметр сегмента. В Gigabit Ethernet это было неприемлемо. Ведь в этом случае стандарт, наследовавший такие составляющие Fast Ethernet, как минимальный размер кадра, CSMA/CD и время обнаружения коллизии (time slot), сможет работать в коллизионных доменах диаметром не более 20 метров. Поэтому было предложено увеличить время на передачу минимального кадра. Учитывая, что для совместимости с предыдущими Ethernet минимальный размер кадра был оставлен прежним - 64 байта, а к кадру добавилось дополнительное поле carrier extension (расширение носителя), которое дополняет кадр до 512 байт, но поле не добавляется в случае, когда размер кадра больше 512 байт. Таким образом, результирующий минимальный размер кадра получился равным 512 байтам, время на обнаружение коллизии возросло, и диаметр сегмента увеличился до тех же 200 метров (в случае 1000BASE-T). Символы в поле carrier extension не несут смысловой нагрузки, контрольная сумма для них не вычисляется. При приеме кадра это поле отбрасывается еще на уровне MAC, поэтому вышележащие уровни продолжают работать с минимальными кадрами длиной 64 байта.

Но и тут возникли подводные камни. Хоть расширение носителя и позволило сохранить совместимость с предыдущими стандартами, оно привело к неоправданной трате полосы пропускания. Потери могут достигать 448 байт (512-64) на кадр в случае коротких кадров. Поэтому стандарт 1000BASE-T был модернизирован - ввели понятие Packet Bursting (пакетная перегруженность). Она позволяет намного эффектней использовать поле расширения. А работает это следующим образом: если у адаптера или коммутатора есть несколько небольших кадров, требующих отправки, то первый из них отправляется стандартным образом, с добавлением поля расширения до 512 байт. А все последующие отправляются в оригинальном виде (без поля расширения), с минимальным интервалом между ними в 96 бит. И, что самое главное, этот межкадровый интервал заполняется символами расширения носителя. Это происходит до тех пор, пока суммарный размер отправляемых кадров не достигнет предела 1518 байт. Таким образом, среда не замолкает на всем протяжении передачи малых кадров, поэтому коллизия может возникнуть только на первом этапе, при передаче первого правильного малого кадра с полем расширения носителя (размером 512 байт). Этот механизм позволяет существенно повысить производительность сети, особенно при больших нагрузках, за счет уменьшения вероятности возникновения коллизий.

Но и этого оказалось мало. Сначала Gigabit Ethernet поддерживал только стандартные размеры кадров Ethernet - от минимального 64 (дополняемых до 512) до максимального 1518 байт. Из них 18 байт занимает стандартный служебный заголовок, а для данных остается от 46 до 1500 байт соответственно. Но даже пакет данных размером 1500 байт слишком мал в случае гигабитной сети. Особенно для серверов, передающих большие объемы данных. Давайте немного посчитаем. Для передачи файла размером 1 гигабайт по незагруженной Fast Ethernet сети, сервер обрабатывает 8200 пакетов/сек и затрачивает на это минимум 11 секунд. В этом случае только на обработку прерываний у компьютера мощностью 200 MIPS уйдет около 10 процентов времени. Ведь центральный процессор должен обработать (посчитать контрольную сумму, передать данные в память) каждый пришедший пакет.

Характеристики передачи сетей Ethernet.

В гигабитных сетях ситуация еще печальней - нагрузка на процессор возрастает примерно на порядок из-за сокращения временного интервала между кадрами и соответственно запросами на прерывания к процессору. Из таблицы 1 видно, что даже в наилучших условиях (использование кадров максимального размера) кадры отстоят друг от друга на временной интервал, не превышающий 12 мкс. В случае использования кадров меньшего размера этот временной интервал только уменьшается. Поэтому в гигабитных сетях узким местом, как ни странно, стал именно этап обработки кадров процессором. Поэтому на заре становления Gigabit Ethernet фактические скорости передачи были далеки от теоретического максимума - процессоры просто не справлялись с нагрузкой.

Очевидным выходом из сложившейся ситуации является следующее:

увеличение временного интервала между кадрами;

перекладывание части нагрузки обработки кадров с центрального процессора на сам сетевой адаптер.

В настоящее время реализованы оба метода. В 1999 году было предложено увеличить размер пакета. Такие пакеты получили название гига-кадры (Jumbo Frames), и их размер мог быть от 1518 до 9018 байт (в настоящее время оборудование от некоторых производителей поддерживает и большие размеры гига-кадров). Jumbo Frames позволили уменьшить нагрузку на центральный процессор до 6 раз (пропорционально своему размеру) и, таким образом, значительно повысить производительность. Например, максимальный пакет Jumbo Frame в 9018 байт, кроме 18-байтового заголовка, содержит 9000 байт под данные, что соответствует шести стандартным максимальным кадрам Ethernet. Выигрыш в производительности достигается не из-за избавления от нескольких служебных заголовков (трафик от их передачи не превышает нескольких процентов общей пропускной способности), а за счет уменьшения времени на обработку такого кадра. Точнее, время на обработку кадра осталось прежним, но вместо нескольких небольших кадров, каждый из которых потребовал бы для себя N тактов процессора и одно прерывание, мы обрабатываем только один, больший кадр.

Довольно быстро развивающийся мир скорости обработки информации предоставляет все более быстрые и недорогие решения по использованию специальных аппаратных средств, для снятия части нагрузки по обработке трафика с центрального процессора. Используется и технология буферизации, обеспечивающая прерывание процессора для обработки нескольких кадров сразу. На данное время технология Gigabit Ethernet становится все более доступной для использования в домашних условиях, что напрямую заинтересует простого пользователя. Более быстрый доступ к домашним ресурсам обеспечит качественный просмотр видео большого разрешения, займет меньше времени для перераспределения информации и, наконец, позволит вживую кодировать видеопотоки на сетевые диски.

При подготовке статьи использовались метериалы ресурсов http://www.ixbt.com/ и http://www.wikipedia.org/ .

Статья прочитана 14104 раз(а)

Недавно я посетил интернет-форум, на котором люди обсуждали свои 1-гигабитные волоконные интернет-соединения. «Повезло им!» — подумал я. Но действительно ли в везении дело? Если вы заметили, что вместо 1 Гбит/с вы получаете порядка 80 Мбит/с, или даже меньше, проблема можем заключаться в неправильном Ethernet кабеле.

В этой статье мы расскажем, как правильно выбрать Ethernet кабель для максимальной скорости интернет-соединения.

WiFi против Ethernet

Давайте сразу выясним, что Ethernet кабель обеспечивает более высокие скорости интернет-соединений, чем Wi-Fi. Да, беспроводная сеть – это очень удобно, но, если вы хотите получить максимальную скорость интернета, тогда вам следует использовать Ethernet кабель.

Ethernet на помощь!

Естественно, если у вас есть проводная сеть и очень быстрый широкополосный интернет, вы не хотите использовать соединение 100 Мбит/с (Fast Ethernet) между вашим компьютером и модемом вашего провайдера. Это было бы глупо! Вам нужен гигабитный интернет.

Все, что вам нужно, это подключить все ваши домашние устройства с помощью недорогих Ethernet кабелей Cat 6, а также использовать дешевые гигабитные коммутаторы в качестве «узлов» для соединения ваших устройств.

Моя домашняя сеть выглядит следующим образом:

Довольно просто, не правда ли?

Оранжевая линия — кабель Ethernet Cat 6. Вы просто подключаете компьютеры, роутеры, ноутбуки с помощью этих кабелей, и все «просто работает».

Тем не менее, вам стоит обратить внимание, что некоторые ноутбуки поставляются с дешевыми встроенными адаптерами Fast Ethernet, которые предлагают скорость соединения не выше 100 Мбит/с. Если у вас произошла такая ситуация с компьютером, купите гигабитный USB-ethernet адаптер.

Но какие коммутаторы и Ethernet кабели следует купить?

Это тоже довольно легкий вопрос.

В качестве Ethernet коммутаторов вам нужен качественный «гигабитный Ethernet-коммутатор». Мы советуем приобрести 8-портовый D-Link Gigabit DGS-108, который прекрасно подходит для домашнего использования.

Этот коммутатор очень удобен в использовании: когда вы подключаете Ethernet кабель, и разъем мигает зеленым, тогда он работает на скорости 1 гигабит. Если индикатор оранжевый – скорость всего лишь 10 или 100 Мбит/с. Таким образом, вы можете определить, какой Ethernet адаптер используется в вашем компьютере, о чем мы уже говорили выше.

Что касается Ethernet кабелей, вам просто нужно убедиться, что вы используете Cat 6 (категории 6). Кабели Ethernet обычно имеют категорию, напечатанную на них, например:

Обратите внимание, что существуют и другие типы Ethernet кабелей, такие как Cat 5, Cat 5e, Cat 6a и т.д. Любой кабель, который имеет надпись Cat 6, является отличным вариантом для нашей ситуации (независимо от буквы в конце, если таковая имеется). Не следует покупать Ethernet кабели категории Cat 5, потому что они предназначены для работы в сетях менее 1 Гбит/с.

Кстати, разъемы на Ethernet кабелях не играют особую роль на качество и скорость сигнала. Четыре витые пары проводов внутри кабеля играют гораздо большее значение. Чем выше категория, тем быстрее кабель передаст данные. Вот почему вам следует использовать Cat 6 или выше. Cat 6 предназначен для гигабитного Ethernet!

Также вам не стоит переживать об экранировании, если вы покупаете готовый кабель. Просто убедитесь, что это Cat 6, и полный вперед!

Мы подготовили несколько советов и заметок об использовании Ethernet кабелей по всему дому:

• Не разматывайте сетевой кабель;
• Не зажимайте кабель в дверях;
• Не сгибайте кабель под прямым углом; закругляйте его по углам.

Ethernet кабель Cat 6 немного прочнее, чем другие, потому он имеет пластиковый сердечник, который вмещает витые пары проводов. Но вы все равно не должны злоупотреблять прочностью кабеля. Чем больше вы будете сжимать кабель, тем больше будут сдвигаться провода внутри, и тем ниже будет скорость передачи данных.

Используя несколько простых советов, вы можете сделать свою домашнюю сеть максимально быстрой. 1 Гбит/с интернет-соединение не проблема, конечно, если ваш интернет-провайдер предлагает такой быстрый широкополосный доступ.

RJ 45 или «Витая Пара» — вид провода, состоящего из четырёх или восьми тонких жил, попарно скрученных между собой. Используется данный тип кабеля для объединения компьютеров в локальную сеть или подключения к интернету . В некоторых случаях витая пара может использоваться для подключения каких-либо периферийных устройств (например принтеров) к компьютеру.

Не смотря на наличие более продвинутых и качественных технологий (оптическое волокно, беспроводные каналы связи), витую пару до сих пор используют по причине низкой цены кабеля и сопутствующего оборудования (сетевые карты, роутеры), а также высокой простоты развёртывания локальной сети и защищённости от внешних помех.

Как обжим кабель коннекотором RJ 45

Перед началом обжима необходимо подготовить все необходимые инструменты. Кроме кабеля вам понадобятся: клещи для обжима и специальные коннекторы RJ 45 .

С провода необходимо снять внешнюю изоляцию (внутреннюю трогать не нужно), после чего в правильном порядке (в зависимости от схемы обжима) расположить жилы в коннекторе. Расположив все жилы внутри коннектора, необходимо проверить правильность их расстановки и обжать кабель с помощью заранее подготовленных клещей.

Схемы обжимки

Прямая схема используется для соединения сетевых устройств разного типа (например компьютера и роутера), а также для объединения двух хабов или роутеров в одну локальную сеть. Данная схема обжима является наиболее часто используемой в локальных сетях.

Порядок обжима кабеля на восемь жил, используемого в гигабитных локальных сетях, следующий:

В витой паре, применяемой в локальных сетях, работающих на скорости в 100 мбит/с , используется следующий порядок прямого обжима:

Перекрёстная (обратная) схема нужна для подключения двух компьютеров напрямую , без использования хабов или коммутаторов. Гигабитная витая пара перекрёстного типа обжимается следующим образом:

Обратная схема провода для локальной сети, работающей на скорости 100 Мбит/с .

Для подключения иных устройств, такие как сетевые принтеры, ip-камеры и другие подобные девайсы, схема обжимки обычно пишется в инструкции к подсоединяемой технике.

Обжим двухпарного кабеля

Для того, чтобы подключить посредством одного кабеля два устройства используют двухпарный кабель. Т.е. один кабель разветвляется на обоих концах и обжимается двумя коннекторами.

На схеме ниже изображен принцип обжима таким способом. Две пары заводятся в один коннектор (используют 1, 2, 3, 6), оставшиеся пары заводятся во второй коннектор (соответсвенно используют 4, 5, 7, 8)

Двухпарный RJ 45 не получится использовать в гигабитных сетях или для перекрёстного обжима (в них потребуется наличие всех восьми жил). В прямой схеме всё достаточно стандартно.

Как нарастить кабель

Не во всех случаях хватает имеющейся витой пары для соединению необходимых устройств. В таком случае может потребоваться наращивание провода каким-либо способом, с целью его удлинения.

Самый простой способ нарастить кабель - воспользоваться специальным джойнером RJ 45. Это устройство представляет собой обычный переходник с одного коннектора RJ-45 на другой. Для соединения потребуется два заранее обжатых провода и сам джойнер.

Преимущества такого метода наращивания провода: простота соединения всех элементов, низкая стоимость , достаточно высокая надёжность (ломаться попросту нечему).

Недостатки : возможны небольшие потери стабильности и скорости соединения, далеко не все нужные инструменты могут оказаться под рукой.

Для наиболее качественного наращивания провода лучше использовать роутер . Это позволит получить наиболее качественное и стабильное соединение без каких-либо потерь сигнала и уменьшения скорости работы сети. Использование такого метода наращивания кабеля наоборот увеличивает стабильность сигнала и уменьшает потери пакетов.

К недостаткам данного способа соединения можно отнести достаточно высокую цену (потребуется приобрести роутер). Также не стоит забывать, что для подключения потребуется розетка или использование POE (подача электроэнергии через витую пару), кроме того роутер может сломаться в самый неподходящий момент.

Категорически не рекомендуется использовать скрутку . Даже если скрутить провода идеально, вам не получится избежать потерь сигнала и множества других проблем с данным методом наращивания кабеля.

Единственным преимуществом скрутки является её цена - это практически бесплатно , в остальном такой способ наращивания провода никуда не годится.

Скрутку можно использовать лишь как временный вариант, когда под рукой не оказалось нужных инструментов или оборудования для чего-нибудь более качественного. При этом стоит придерживаться следующих рекомендаций :

• Желательно не использовать скрутку с проводами, сделанными из разного металла (например - соединять таким образом алюминиевый и медный провод). Это придёт к сильному нагреву и окислению металла, а также к другим нежелательным проблемам;
• Места скрутки лучше тщательно изолировать , это хоть немного защитит соединения от внешних наводок и иных сложностей.