Эксплуатация автоматизированных систем обработки информации и управления (96

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

В.М. Постников, С.Б. Спиридонов

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

И УПРАВЛЕНИЯ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана

2012

УДК 007.5 ББК 32.965 П63

Рецензент Д.М. Жук

Постников В.М.

П63 Эксплуатация автоматизированных систем обработки информации и управления : метод. указания к выполнению лабораторных работ / В.М. Постников, С.Б. Спиридонов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. — 47, [1] с. : ил.

Рассмотрены принципы построения структурированных кабельных систем на базе локальных вычислительных сетей (ЛВС). Изложены основные вопросы администрирования автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИиУ), построенных на базе ЛВС, и АСОИиУ, построенных на базе операционной си-

стемы Windows.

Для студентов 4-го курса, обучающихся по специальности «Системы обработки информации и управления».

Рекомендовано Учебно-методической комиссией НУК ИУ МГТУ им. Н.Э. Баумана.

УДК 007.5 ББК 32.965

Учебное издание

Постников Виталий Михайлович Спиридонов Сергей Борисович

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

И УПРАВЛЕНИЯ

Редактор О.М. Королева Корректор М.А. Василевская

Компьютерная верстка С.А. Серебряковой

Подписано в печать 28.02.2012. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 2,79. Изд. № 44. Тираж 100 экз. Заказ

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана. 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.

♥ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012

2

Работа № 1 МОНТАЖ ЭЛЕМЕНТОВ СТРУКТУРИРОВАННОЙ

КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ АСОИиУ, ПОСТРОЕННЫХ НА ОСНОВЕ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Цель работы — изучение принципов построения структурированных кабельных систем, получение навыков прокладки кабеля витая пара, состоящего из четырех пар проводов, и навыков обжима витой пары проводов, встроенных в разъем RJ-45.

Продолжительность работы — 4 часа.

Введение

Принципы построения структурированных кабельных систем (СКС) локальных вычислительных сетей (ЛВС) подробно изложены в следующих документах:

1.ГОСТ Р 53245–2008. Системы кабельные структурированные. Монтаж основных узлов системы.

2.ГОСТ Р 53246–2008. Системы кабельные структурированные. Проектирование основных узлов системы.

На базе СКС возможна реализация разнообразных стандартных решений, подключение любого стандартного оборудования с помощью применения таких устройств, как адаптеры, конвертеры, разветвители и т. д.

В ГОСТ Р 53246–2008 используются следующие термины:

• кабельная система — совокупность телекоммуникационных кабелей, шнуров и телекоммуникационных устройств, предназначенных для подключения к информационно-вычислительной системе различных сетевых устройств;

3

•структурированная кабельная система — кабельная система, имеющая определенные архитектуру и структуру, состоящая из подсистем и стандартизованных пассивных элементов, обеспечивающая технические параметры кабельных линий на заданном уровне. Эта кабельная система спроектирована и смонтирована исполнителем, имеющим сертификат согласно действующим стандартам и нормам;

•пользователь — потребитель, владеющий кабельной системой;

•канал — кабель, соединяющий любые две единицы сетевого оборудования;

•горизонтальная кабельная подсистема — кабельная подсистема СКС, которая включает телекоммуникационные розетки, горизонтальные кабели, распределительные устройства, установленные в распределительном пункте, коммутационные шнуры и перемычки, подключенные к распределительным устройствам в распределительном пункте;

•магистральная кабельная подсистема — кабельная подсистема СКС, которая включает магистральные кабели и обеспечивает взаимосвязь с внешними сетями, связь между зданиями, а также связь между распределительными пунктами.

Структурированные кабельные системы по сравнению с обычными кабельными системами обладают следующими преимуществами:

•наличием единой кабельной системы для передачи данных, голоса и видео;

•применением универсальных розеток на рабочих местах, что позволяет подключать к ним различные виды оборудования;

•возможностью длительной эксплуатации кабельной системы, что обеспечивает экономию значительных финансовых средств, а также уменьшение затрат времени на поиск и устранение неисправностей в кабельной системе;

•модульностью построения СКС, что позволяет вносить изменения и наращивать количество компонентов без замены всей существующей сети;

•использованием стандартных компонентов СКС, номенклатуры материалов и технологий создания СКС;

•управлением и администрированием СКС с использованием минимального количества обслуживающего персонала;

4

•возможностью создания сети с комбинированной структурой, когда в одной сети используются волоконно-оптический и медный кабель;

•минимизацией финансовых затрат при изменении конфигурации кабельной системы в случае подключения нового оборудования, проведения ремонтных работ в здании, а также при модернизации или реорганизации кабельной сети.

К недостаткам СКС следует отнести:

•высокую стоимость создания;

•большой срок окупаемости.

Большие ЛВС должны обладать высокой отказоустойчивостью и низкими эксплуатационными расходами, что требует применения СКС. Для небольших ЛВС, как правило, не требуется СКС. Поэтому СКС целесообразно создавать в основном для ЛВС, насчитывающих не менее 50 рабочих мест.

1. Основные теоретические сведения

При построении СКС кабель витая пара обычно рекомендуют прокладывать у потолка в подвесных кабельных лотках или в коробах под фальшполом. Сравнительный анализ различных вариантов прокладки кабеля витая пара показывает их следующие достоинства и недостатки:

•при прокладке у потолка в подвесных кабельных лотках кабель витая пара более доступен для устранения неполадок. Возможна также трехъярусная прокладка кабельной проводки, однако требуется большое количество различных крепежных приспособлений;

•при прокладке под фальшполом кабель витая пара становится менее доступен, устранение неполадок можно производить только

внерабочее время. Многоярусная прокладка кабеля недопустима. Достоинствами этого варианта прокладки являются небольшое количество крепежных приспособлений и малое время выполнения работ.

На практике с учетом перспектив развития фирмы целесообразно использовать методики поэтапного внедрения и финансирования СКС. В настоящее время наибольшее распространение получили АСОИиУ, построенные на базе ЛВС Ethernet.

5

Вкачестве физической среды передачи данных ЛВС Ethernet обычно используют кабель неэкранированная витая пара (НВП),

обычно обозначаемый как UTP (Unshielded Twisted Pair), или ка-

бель экранированная витая пара (ЭВП), обозначаемый STP (Shielded Twisted Pair).

Характеристики кабелей витая пара, применяемых для построения ЛВС Ethernet, приведены в табл. 1.1.

Следует иметь в виду, что использование кабеля категории 6 вместо кабеля категории 5Е позволяет также уменьшить затухание сигнала по мощности на 2,3 дБ.

К категории 5, 5Е, 6А и 7А относятся кабели НВП, а к категории 6 и 7 — кабели ЭВП.

Особенности кабелей ЭВП заключаются в следующем:

•кабель категории 6 имеет общий экран, фольга обмотана вокруг всех четырех пар;

•кабель категории 7 имеет индивидуальные экраны у каждой пары, фольга обмотана вокруг каждой витой пары, и общий экран, фольга обмотана вокруг всех четырех пар.

ВЛВС, использующих в качестве среды передачи кабели витая пара, возникают проблемы, связанные с внутрикабельными и межкабельными наводками.

Внутрикабельные наводки:

•наводки на ближнем конце кабеля от соседних витых пар этого же кабеля;

•наводки на дальнем конце кабеля от соседних витых пар этого же кабеля.

Межкабельные наводки:

•помехи, наводимые на сигналы, передаваемые по кабелю, сигналами от соседних кабелей, проложенных в этом же кабельном канале, лотке или трубопроводе;

•помехи, наводимые на сигналы, передаваемые по кабелю, сигналами от кабелей, проложенных на недопустимо близких расстояниях от этого кабеля.

К основнымспособам снижения межкабельных наводокотносят: 1) увеличение расстояния между НВП кабелей, поэтому кабели категории 6А имеют увеличенный внешний диаметр, что обеспечивает большее расстояние между витыми парами соседних кабе-

лей и способствует снижению межкабельных наводок;

6

* Данные приведены для наиболее распространенной ЛВС Ethernet стандарта 100Base TX.

7

2)уменьшение шага скрутки. Так устроены кабели категории

6А и 7А;

3)экранирование витых пар кабеля. Так устроены кабели категории 6 и 7.

Для обеспечения надежной работы кабельной системы ЛВС следует соблюдать следующие рекомендации по прокладке кабелей:

1)кабельный канал должен быть заполнен кабелями не более чем на 40…50 % для того, чтобы избежать растяжения кабеля и изменения его технических характеристик;

2)в трубопроводе диаметром 21 мм следует прокладывать не более двух кабелей категории 6 или не более одного кабеля категории 6А;

3)для прокладки двух кабелей категории 6А трубопровод должен иметь диаметр не менее 25,4 мм;

4)для прокладки четырех кабелей категории 6А трубопровод должен иметь диаметр не менее 32 мм;

5)точки крепления кабеля при его монтаже должны быть расположены на расстоянии не более чем 1,5 м друг от друга, при этом расстояние выбирается так, чтобы нагрузка кабеля не превышала 0,7 кг/м;

6)при стяжке нескольких кабелей в единый жгут ширина устройства, используемого для стяжки, должна быть более 4 мм;

7)допустимый радиус изгиба кабеля ограничивается:

•для горизонтальной кабельной проводки четырьмя внешними диаметрами кабеля;

•изгиб кабеля должен быть не менее 90º;

8)при прокладке кабеля нельзя близко размещать силовую проводку и проводку кабеля ЛВС. Их следует располагать в разных коробах. Расстояние между этими проводками должно быть:

•более50 см, еслидлинаихпараллельногомонтажаменьше1,5 м;

•более 1 м, если длина их параллельного монтажа больше 1,5 м. ВНИМАНИЕ! При создании СКС следует учитывать особен-

ности монтажа розеток, обжима витой пары проводов, встроенных в разъем RJ-45, и результаты тестирования кабелей.

Кабель витая пара состоит из четырех пар проводов, т. е. восьми проводов, которые скручены попарно.

Рассмотрим основные электрические параметры кабеля витая пара.

8

Например, кабель НВП категории 5А имеет следующие параметры:

•общий диаметр четырех пар проводов — 6 мм;

•диаметр медного провода (одной жилы) — 0,51 мм;

•волновое сопротивление пары — 100 ± 15 Ом;

•сопротивление жилы — 30 Ом/км;

•емкость витой пары — 46 пФ/м.

Параметры монтажа кабеля витая пара:

•подключение витых пар к контактам разъема RJ-45;

•наличие физических дефектов в кабеле.

Параметры кабеля витая пара, не зависящие от частоты передачи данных:

•сопротивление одного провода витой пары на постоянном то-

ке — 94 Ом/100 м (максимум 100 Ом/100 м);

•емкостьвитойпары(2 провода) начастоте1 кГц— 5,6 нФ/100 м;

•скорость распространения электрического сигнала в кабеле — 200 м/мкс. Поэтому в кабеле длиной 100 м электрический сигнал будет задерживаться на 0,5 мкс.

Параметры кабеля витая пара, зависящие от частоты передачи данных:

•волновое сопротивление — повышается с ростом частоты;

•затухание электрического сигнала в кабеле — увеличивается

сростом частоты.

Структурные возвратные потери обусловливаются качеством кабеля и устанавливаются заводом-изготовителем.

Возвратные потери зависят от правильного подбора таких элементов кабеля, как соединительные розетки, панели, шнуры. Например, для кабеля НВП категории 5 возвратные потери (RL) на частоте f (МГц) определяются из следующих выражений:

RL = 10lg 20f −17

при f = 20 .... 100 МГц;

RL = 10lg 20f −19

при f = 100 ....200 МГц.

9

Обжим проводов кабеля НВП категории 5 в разъеме RJ-45 проводится в соответствии со стандартами T568A и T568B (табл. 1.2).

В ЛВС 10Base-T и ЛВС 100Base-TX используют пару 2 кабеля витая пара на передачу, а пару 3 — на прием. В ЛВС 100Base-T4 применяют пары 1–4 кабеля витая пара: пары 1 и 4 — на прием и передачу, пару 2 — только на передачу, пару 3 — только на прием.

Кабель НВП с разъемами RJ-45 на его концах, соединяющий два узла ЛВС, называют каналом связи. При тестировании канала связи обычно определяют следующие его параметры:

•полосу пропускания, определяющую рабочий диапазон частот синусоидального сигнала, при которых этот сигнал передается по кабелю без значительныхискажений. Измеряютвмегагерцах(МГц);

•затухание мощности сигнала (Ас — Attenuation), определяе-

мое как относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче его от источника к адресату по каналу связи на определенной частоте. Измеряется в децибелах (дБ);

•помехоустойчивость, определяющую способность кабеля уменьшать уровень помех, создаваемых внешней средой на внутренних проводах кабеля. Измеряется в децибелах (дБ);

•абсолютный уровень мощности сигнала, исходящего из источника. Измеряется в милливаттах (мВт). В качестве базового значения мощности сигнала принимают значение, равное 1 мВт;

10