Сеть на основе коаксиального кабеля
Сеть, построенная с применением коаксиального кабеля, является одним из самых первых типов сети. Для ее построения используют специальный коаксиальный кабель, имеющий волновое сопротивление 50 Ом.
Как вы уже знаете, коаксиальный кабель бывает разный, хотя и используется для одной цели. Главное отличие между ними – диаметр. Чем тоньше кабель, тем легче его проводить, однако и максимальная длина сегмента меньше. У толстого кабеля все наоборот: прокладывать тяжелее, однако можно добиться максимально возможной длины сегмента.
Коаксиальный кабель подразумевает использование топологии «общая шина», что, в свою очередь, определяет правила подключения компьютеров: каждый компьютер подключается с помощью Т-коннектора, и крайние концы кабеля глушатся терминаторами.
«Свежие» сети на основе коаксиального кабеля встречаются с каждым днем все реже. Основные причины: устаревшая технология, низкая скорость сети и малое количество сетевых адаптеров с соответствующим коннектором. Тем не менее, если в наличии есть парочка таких адаптеров и нужно создать сеть, сеть на основе коаксиального кабеля подойдет в самый раз.
Как всегда, прежде всего необходимо познакомиться с теорией этого вопроса.
Правила прокладки кабеля
Вспомним основные ограничения сети, построенной с применением коаксиального кабеля (стандарт Ethernet 10Base-2):
• длина сегмента не должна превышать 185 м;
• не более пяти сегментов;
• не более четырех репитеров между любыми двумя точками;
• не более трех используемых сегментов;
• не более 30 подключений на сегменте без репитера;
• не менее 50 см между двумя подключениями.
Кроме того, при прокладке кабеля также необходимо придерживаться следующих правил, ведь именно кабель является главной составной частью сети.
• Обдуманно выбирайте место прокладки кабеля. Не забывайте, что при обрыве центрального кабеля вся сеть перестанет функционировать. Поэтому кабель должен быть проложен в месте, гарантирующем его максимальную защиту от действий пользователя и стихии.
• Не допускайте натяжения кабеля. Сеть не является цельной структурой, а представляет собой цепь соединенных кабельных отрезков, поэтому любое натяжение может негативно сказаться на одном из соединений. Наиболее критичные участки – места соединения кабеля с коннекторами.
Внимание!
Нарушение целостности контактов или обрыв кабеля приводит к нестабильной работе П2 сети или ее полному выходу из строя. В этом случае придется заменить оборванный ~Т сегмент, временно установив терминатор на компьютер, предшествующий разрыву, таким образом, чтобы другой терминатор оказался на конце рабочего сегмента.
• Не допускайте образования петель кабеля. Каждая лишняя петля не только уменьшает полезную длину сегмента, но и создает электромагнитные наводки, особенно если лишний кабель хаотично организован или сложен петлями. Если экранированному кабелю проще «пережить» такую ситуацию, то кабель без экрана сразу отреагирует на такую ситуацию и создаст лишние коллизии в сети.
Чтобы избавиться от образовавшихся петель, следует обрезать кабель и соединить его с помощью I-коннектора (барел-коннектора) или Т-коннектора. Однако не стоит слишком увлекаться таким методом – чем реже встречаются места соединения, тем меньше потеря сигнала на всем сегменте сети, надежней работа всей сети и крепче вся магистраль.
• Следите за изгибами кабеля. Если нужно придать изгиб, например необходимо обогнуть стену и прибить кабель с помощью скобок к плинтусу, то следует стараться делать изгиб не менее 50 мм.[16] Если не придерживаться этого правила, то в процессе создания изгиба может лопнуть внешняя оболочка кабеля и повредиться медная изоляция (экран). Казалось бы, это не критично, однако со временем агрессивная внешняя среда сделает свое черное дело: экран потемнеет, начнет окисляться и портить внутреннюю защитную оболочку, а там уже недалеко и до самого сердечника.
• Избегайте прокладки кабеля возле проводов электропитания и электрощитов. Электрическая проводка – мощнейший источник электрических наводок, создающих помехи для прохождения сигнала по любому кабелю, в том числе и по коаксиальному. Поэтому если на пути следования кабеля встречается протяженный участок электролинии, то лучше обойти его, проложив кабель по специальным пластмассовым коробам, например по верху стены. Этим вы, конечно, увеличите общую протяженность кабельной магистрали, но зато избавитесь от электрических наводок, которые постоянно создают проблемы.
• Избегайте прокладки кабеля возле отопительных конструкций. Аналогично электропроводке, нагрев кабеля также вносит изменения в среду передачи данных. Изменение сопротивления центрального проводника коаксиального кабеля может привести к нестабильной работе сети. Поэтому старайтесь не прокладывать кабель вдоль батареи центрального (или другого) отопления, каминов и т. п. Для этого можно воспользоваться теми же коробами: даже если провести кабель возле батареи, но прикрыть его коробом, то такой кабель будет менее подвержен нагреву и соответственно обеспечит нормальное функционирование сети.
• По возможности используйте специальные пластиковые короба и трубы. Данное правило особенно актуально, если кабель нужно проложить под землей или на открытом воздухе.
Как известно, в земле вещества разлагаются, и хотя скорость разложения кабеля небольшая, однако в определенных условиях (постоянная влажность земли, ее минеральный и химический состав и т. д.) она может ускориться многократно.
Точно так же негативно влияет внешняя окружающая среда, когда кабель проводят на открытом воздухе. Постоянная смена погоды, дождь и солнце, налипание снега и мороз уменьшают срок службы не только кабеля, но и, как следствие, всей сети. Как уже было сказано выше, чтобы уменьшить влияние вредных факторов, используют специальные пластиковые короба или трубы.
• Используйте обжимные коннекторы – это сделает сеть более устойчивой к обрывам, а значит, более долговечной. Тем более что обжимные коннекторы встречаются гораздо чаще, нежели другие.
Соблюдая эти простые правила, можно начинать проектирование сети и подготовку необходимых компонентов: отрезков кабеля, коннекторов для их обжима, Т-коннекторов для соединения частей кабеля и терминаторов, отражающих сигнал.
Подготовка кабеля
Как уже говорилось, для создания сети используют коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Внешне он выглядит как обычный телевизионный кабель, однако ни в коем случае не путайте их. Телевизионный кабель имеет волновое сопротивление 75 Ом, и если его использовать для создания сети, то в лучшем случае вы столкнетесь с постоянными отказами и коллизиями, а в худшем – сеть вообще не сможет работать.
Как вы уже знаете, для построения сети на основе коаксиального кабеля используют кабель двух видов: толстый и тонкий. Тонкий кабель имеет диаметр 2,5–4 мм, а толстый – 4–6 мм.
Однако самое большое отличие в использовании того или другого кабеля заключается в максимальной длине сегмента. При использовании толстого кабеля она может даже превышать допустимые 185 м,[17] в то время как тонкий коаксиальный кабель этого преимущества не имеет. Обязательно учтите эти показатели, если предстоит тянуть длинные сегменты!
Для прокладки кабеля могут использоваться специальные пластиковые короба, которые обеспечивают дополнительную защиту кабеля. Такой короб состоит из двух частей – основы и крышки. Основу короба крепят с помощью дюбелей и болтов в выбранном месте его прокладки (на стене, вдоль плинтуса и т. п.), а крышка закрывает основу, когда кабель уже находится внутри.
Если нет желания использовать короба, то обязательно воспользуйтесь специальными скобами, с помощью которых кабель крепится к стене или плинтусу, – это избавит от случайных обрывов кабеля. Выбирая скобы, будьте внимательны, так как неправильный диаметр скоб не только усложнит прокладку кабеля, но и не обеспечит нужной степени прижима его к поверхности.
Вспомним принцип построения сети на основе коаксиального кабеля.
• Центральная магистраль кабеля с обоих концов «глушится» специальными коннекторами – терминаторами, внутри которых установлен резистор с сопротивлением 50 Ом. Делается это для блокирования дальнейшего распространения сигнала. Один из коннекторов обязательно должен заземляться, для чего используют специальную цепочку, закрепленную на нем.
Примечание
Многие игнорируют вопрос заземления, и напрасно, если, конечно, вы не хотите периодически заменять вышедшие из строя сетевые адаптеры. Кроме того, сеть постоянно будет давать разнообразные сбои. В конце концов все равно придется использовать заземление. Заземление должно быть основательным, а не заменяться обычным соединением с батареей отопления, что, кстати, совсем не приветствуется.
• Для подключения компьютера к центральной магистрали врезают Т-коннектор, имеющий отвод для подключения к выходу на сетевой карте компьютера. Т-коннектор – одноблочная структура, поэтому для его врезки в центральную магистраль концы кабеля должны быть снабжены коннекторами, которые вставляют с каждой стороны Т-коннектора.
• Если центральная магистраль была разрезана или оборвана случайно, то для восстановления сегмента, чтобы не готовить цельный кусок кабеля, можно использовать I-коннектор (барел-коннектор) или Т-коннектор.
Как видите, все очень просто. Осталось только осуществить задуманное. Главная задача заключается в подготовке отрезков кабеля нужной длины.
Совет
Готовя отрезки кабеля, увеличивайте их длину на 10–20 %. Как правило, лишние сантиметры уходят на более удобную прокладку и обжим коннекторов.
Отмерив отрезок кабеля нужной длины, отрежьте его, воспользовавшись резцами инструмента для обжима коннекторов (см. главу 6 рис. 6.24) или обычными ножницами.
Сделав нужное количество отрезков кабеля рассчитанной длины, переходите к следующему этапу.
Если для прокладывания кабеля используются пластиковые короба, то нужно подготовить их. Выбрав место, где будет проложен кабель, закрепите основу короба, уложите в него кабель и закройте крышкой. Как правило, в коробе остается достаточно места для укладки и других кабелей, например телефонного. Поэтому абсолютно спокойно используйте свободное место в коробе по своему усмотрению.
На концах короба должны остаться концы кабеля достаточной длины для создания петли нужного размера, которая должна свободно доставать до выхода на сетевой карте компьютера.
Затем следует обрезать концы кабеля, стараясь делать разрез ровным, – это избавит от повторного обрезания кабеля и уменьшения возможной полезной длины сегмента.
Чтобы снять с кабеля изоляцию и освободить центральный проводник, используется специальный инструмент (рис. 8.1), имеющий конструкцию, которая позволяет обрезать кабель сразу на двух уровнях: первый уровень – внешняя изоляции, второй – экран и внутренняя изоляция центрального проводника.
Рис. 8.1. Снимаем изолирующую оболочку
Прежде чем пытаться снять изоляцию с кабеля, потренируйтесь на каком-нибудь ненужном отрезке. Чтобы добиться идеального обрезания и снятия нужной изоляции на двух уровнях кабеля, в инструменте имеются специальные регулировочные отверстия. Поэтому в случае надобности используйте идущий в комплекте с инструментом шестигранник и отрегулируйте высоту режущих кромок. Чтобы снять изоляцию, достаточно два-три раза провернуть инструмент вокруг кабеля.
Совет
Количество поворотов инструментом также необходимо рассчитать. Если сделать лишний поворот, то режущая кромка может прорезать оболочку центрального проводника в неположенном месте. Поэтому обязательно потренируйтесь в этом деле.
Таким образом, требуется снять примерно 20 мм внешней оболочки (с 20 мм снимается примерно 8-10 мм внутренней оболочки вместе с окружающим ее медным экраном).
Откройте инструмент (нажав на среднюю часть, вы поднимете верхнюю, освобождая отверстие, в которое нужно вставить кабель) и вставьте в него конец кабеля. Делайте это так, чтобы с правой стороны инструмента торчал кусочек длиной 2–4 мм. После этого сделайте рассчитанное количество поворотов вокруг кабеля. Затем, потянув инструмент вправо, снимите обрезанные части кабеля.
Внимание!
Использование обжимного коннектора подразумевает, что экранирующая оболочка кабеля обрезается полностью. Если планируется использовать другой тип коннектора, то внешнюю изоляцию кабеля необходимо снимать, не повреждая экран.
Подготовить кабель можно также и с помощью обычного ножа. Однако не забывайте при этом правила очистки изоляции и, само собой, правила обращения с ножом.
Дальнейшая подготовка кабеля зависит от типа используемых для обжима коннекторов.
Монтаж BNC-коннекторов
Подготовив кабель, можно переходить к установке BNC-коннекторов на кабель.
Различают три вида BNC-коннекторов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.
• Обжимные коннекторы – данный тип наиболее распространен среди создателей сети. Основная его функция – обеспечение надежного контакта и легкость обжима. Недостаток – одноразовость: при обрыве провода требуется новый коннектор, так как использовать старый невозможно в силу полученных при обжиме деформаций. Для обжима такого типа коннекторов используют специальный обжимной инструмент. При некоторой сноровке можно применять и обычные плоскогубцы.
• Накручивающиеся коннекторы – обеспечивают простоту монтажа, так как для этого не нужны дополнительные инструменты. Однако они очень чувствительны к натяжению кабеля, из-за чего нарушается контакт.
• Коннекторы под пайку – когда-то часто использовавшийся тип коннекторов, сегодня встречается редко. Основная причина – сложно найти в продаже. Еще один недостаток – сложность монтажа таких коннекторов, требующая наличия паяльника и опыта паяльных работ. Нарушение контакта при плохой припайке приводит к постоянным сбоям сети и к трудностям локализации места пропадания контакта.
Поскольку обжимные коннекторы более современны и удобны, для создания сети рекомендуется использовать именно их.
Таким образом, требуется выполнить описанные ниже действия (если у вас другой тип коннектора, то на определенном этапе алгоритма делайте то, что требует «природа» имеющегося устройства).
На предварительно подготовленный кабель наденьте металлическую трубочку (она в дальнейшем послужит для окончательного обжима корпуса коннектора). В накручивающемся коннекторе металлическая трубочка является частью корпуса и содержит внутреннюю резьбу. Аналогичным образом наденьте трубочку на кабель так, чтобы в дальнейшем ее можно было накрутить на него в сторону коннектора.
На кончик внутреннего проводника наденьте латунный сердечник коннектора (рис. 8.2). Обязательно проследите, чтобы он покрывал весь оголенный проводник, вплоть до покрывающего его пластикового диэлектрика. Если этого не сделать, то в при вставке в коннектор непокрытый сердечником участок проводника может согнуться или, еще хуже, сломаться. Если участок оголенного проводника слишком длинный, то отрежьте лишнее, воспользовавшись резцами инструмента или ножницами.
Рис. 8.2. Надеваем на подготовленный кабель металлическую трубочку и латунный сердечник
Теперь нужно обжать латунный штырек (рис. 8.3), воспользовавшись соответствующим углублением в обжимном инструменте. Углубление такого размера всего одно, поэтому ошибиться сложно. Еще раз проверив, надет ли сердечник на проводник до конца, аккуратно установите его в углубление и сильным нажатием сожмите ручки инструмента.
Рис. 8.3. Обжимаем латунный штырек
Примечание
В коннекторе, рассчитанном на пайку, на данном этапе нужно припаять проводник к сердечнику. После того как конец проводника покажется из сердечника, покройте его канифолью. Далее приложите жало паяльника к соединению и прогрейте его, не используя припой, – в результате нагрева обе составляющие припаяются друг к другу, используя при этом минимальное количество припоя, которое всегда находится на жале паяльника.
Следующий шаг – установка коннектора и соединение его корпуса с экранирующей оболочкой. Здесь имеются некоторые различия для разных типов коннекторов, о чем упоминалось выше. Например, если используется обжимной коннектор, то его узкий конец сильно загоняется под внешнюю оболочку кабеля, тем самым обеспечивая плотный контакт с экраном. При этом экран обрезается полностью. Если используются коннекторы других типов, то экранирующая оболочка еще пригодится.
Наденьте корпус коннектора до упора. Проследите, чтобы латунный сердечник, вставленный в корпус, торчал из него почти на всю длину, иначе он не сможет плотно войти в разъем на сетевой карте. Далее, если этого требует коннектор, равномерно распределите медный экран по всей поверхности торца коннектора.
После этого требуется установить на коннектор (рис. 8.4) металлическую трубочку, ранее надетую на кабель. При использовании обжимного коннектора придется приложить достаточно много усилий, чтобы надеть эту трубку на коннектор до упора. Дело в том, что, вставив конец коннектора под внешнюю оболочку, вы тем самым увеличили диаметр кабеля и создали проблемы для свободного надевания трубочки. Тем не менее не бойтесь: так и должно было быть, поскольку таков принцип обжима коннектора. Соберитесь с духом и силами и задвиньте трубочку как можно ближе к основанию коннектора.
Рис. 8.4. Надеваем металлическую трубочку
Примечание
При использовании накручивающегося коннектора осторожным небыстрым движением накрутите металлическую трубку до упора в корпус.
Последний штрих – обжим металлической трубочки вокруг торца коннектора (только для обжимного коннектора). Раскройте инструмент (рис. 8.5) и найдите вырез нужного размера на рабочей поверхности пресса. По длине он совпадает с длиной металлической трубочки или немного меньше ее.
Рис. 8.5. Обжимаем коннектор с помощью обжимного инструмента
Установите в него коннектор так, чтобы поверхность пресса покрывала трубочку по всей ее длине. Сильным нажатием сожмите ручки инструмента. Инструмент снабжен специальным фиксатором, который издает щелчок, когда обжим коннектора закончен. Если такого фиксатора в инструменте нет или для обжима вы используете плоскогубцы, то сами определите момент окончания обжима.
В результате металлическая трубочка плотно сожмет торец корпуса разъема, приняв форму шестиугольника (по форме выреза на прессе инструмента).
Подобным образом поступите со всеми отрезками кабеля, обжав их коннекторами с обоих концов.
Установка Т-коннекторов и терминаторов
Установка Т-коннекторов и терминаторов – последний этап в создании сети, и для этого не нужны вспомогательные инструменты.
Т-коннектор просто включают в разрыв кабельной системы. При этом два коннектора, находящихся на концах кабеля, вставляют в Т-коннектор. На Т-коннекторе имеется два небольших выступа с противоположных сторон. Используя соответствующие прорези на BNC-коннекторе, зафиксируйте его, вставив до упора и немного провернув (рис. 8.6). Количество Т-коннекторов зависит от количества компьютеров, подсоединяемых к сети, поэтому, подключая компьютер к сети, установите на сетевую карту Т-коннектор и подсоедините к его разъемам кабель с обжатыми BNC-коннекторами.
Рис. 8.6. Соединение Т-коннектора, BNC-коннектора и терминатора
Заглушек-терминаторов используют всего две. Каждую из них нужно надеть на конец кабельного сегмента. Как правило, это делают на крайних компьютерах: на один из концов Т-коннектора надевают терминатор (см. рис. 6.20). При этом один из терминаторов обязательно должен быть заземлен. Для этого он снабжен цепочкой с контактом на конце. Этот контакт можно прикрутить шурупом к любому заземленному предмету.
Проверить работоспособность сети можно после того, как будет соответствующим образом настроена операционная система компьютера (установлен сетевой клиент, протоколы, прописаны IP-адреса и т. д.). Можно также визуально удостовериться в работоспособности: если на сетевой карте светится индикатор, то, значит, все нормально.