Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт электроэнергетики и информатики

Кафедра микропроцессорной управляющей вычислительной техники

Утверждаю:

И.о. директора ЭлИн

_________А.А.Карасик

"____"___________2012 г.

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«КОМПЬЮТЕРНЫЕ КОММУНИКАЦИИ И СЕТИ»

для студентов специальности 050501.65 Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) специализации «Вычислительная техника» (030502.06)

Екатеринбург 2012

Задания и методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Компьютерные коммуникации и сети». Екатеринбург, ФГАОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2012, 44 с.

Составитель канд.физ.-мат.наук, доцент С.Б. Петров

Одобрена на заседании кафедры микропроцессорной управляющей вычислительной техники 12.01.2012 г., протокол № 6.

Заведующий кафедрой МТ С.Б. Петров

Рекомендована к печати методической комиссией ЭлИн РГППУ 16.01.2012 г., протокол № 4.

Председатель методической комиссии ЭлИн А.А. Карасик

© ФГАОУ ВПО «Российский

государственный профессионально-

педагогический

университет», 2012

Введение

Целью выполнения контрольной работы является более полное усвоение дисциплины формирование навыков в применении знаний в самостоятельной проектной работе. В ходе ктюлнения контрольной работы студенты получают возможность более глубоко познако­миться с отдельными темами дисциплины, освоить современные методы и средства проек­тирования информационных систем обработки данных.

Контрольная работа заключается в выполнении теоретического и практического зада­ния Исходные данные выбираются из таблицы № 1 по порядковому номеру в групповом

журнале.

Основными задачами выполнения контрольной работы являются:

• закрепление, углубление и обобщение знаний, полученных студентами при изуче­нии дисциплины " Компьютерные коммуникации и сети ";

• использование знаний, умений и навыков, полученных при изучении дисциплины " Компьютерные коммуникации и сети ":

• выработка навыков и умений пользования специальной литературой;

• развитие навыков самостоятельной работы.

При выполнении контрольной работы необходимо придерживаться следующего по­рядка:

• ознакомиться с контрольными заданиями и исходными данными;

• провести тематический поиск для теоретического обоснования вопроса;

• выбрать оптимальный вариант решения и выполнения практического задания;

• детально проработать результат выполнения практического задания;

• разработать индивидуальные варианты решения задач;

• составить пояснительную записку;

• представить в установленный срок законченную и подписанную контрольную ра­боту;

• защитить выполненную работу.

Контрольная работа должка быть выполнена на листах формата 210*297 мм и содер­жать:

• титульный лист, оформленный в соответствии с ГОСТом;

• выполненный вариант задания на контрольную работу;

• результаты разработки практической части задания;

• список использованных источников;

• электронный подлинник работы.

Ответ на теоретический вопрос контрольной работы (таблица 1) должен быть ис­черпывающим по содержанию. Практическая часть вопроса должна содержать, разработан­ное студентом руководство по инсталляции сетевой ОС или конкретного сервиса и работе с ним. (См. примеры выполнения контрольной работы).

ISO как международный орган по стандартизации предложил категорию 6 в качестве решения д_Ля полосы пропускания 200 МГц, которое можно получить при использовании кабелей UTP, FTP _й STP. Немецкий стандарт DIN 44312-5 для частоты полосы пропускания 700 МГц был принят в качестве базы категории 7.

На разрабатываемых стандартах СКС сильно сказывается развитие технологий и оборудования. Например, введение категории 5Е было связано с появлением Gigabit Ethernet. С развитием технологий WDM, DWDM пропускная способность волоконных линий возрастает на порядки. Разрабатываются новые технологии и для медных линий - HPNA, LRE, позволяющие передавать данные со скоростями 1-10 Мбит/с по обычной телефонной линии на сотни метров.

В целом по поводу стандартов для СКС, категорийности кабеля, использования оптоволоконных или медных компонентов в последнее время ведется много споров. Наличие широкого круга производителей и поставщиков, предлагающих как отдельные стандартные компоненты, так и законченные СКС, позволяет в каждом конкретном случае строить системы, оптимальные по своим технологическим и экономическим характеристикам, а задаваемый действующими стандартами технический уровень элементной базы гарантирует работоспособность устанавли­ваемой кабельной системы и поддержку ею работы существующих и перспективных приложений на протяжении как минимум 15-20 лет. Более длительную гарантию давать не имеет смысла, поскольку программно-аппаратное обеспечение современных офисов меняется очень быстро и проложенная СКС за большой промежуток времени неизбежно морально устареет. Сертификация и гарантии

Безусловно, всякий индивидуальный проект предполагает некоторую свободу на этапе проекти­рования и внедрения, но при этом следует отдавать себе отчет в том, что установленная система известной марки станет сертифицированной только тогда, когда в ней будут соблюдены все существующие на данный момент стандарты. К преимуществам сертифицированной СКС относятся эксплуатационная надежность, гарантия совместимости компонентов и соответствие компонентов стандартам для заявленной категории.

Для некоторых предприятий сертификация не имеет принципиального значения, и они устанавли­вают у себя СКС, не утруждая себя подготовкой необходимых для сертификации документов. Однако следует понимать, что гарантия производителя распространяется только на сертифициро­ванную систему. Главное требование для предоставления гарантии - работы по проектированию и монтажу системы должны быть выполнены сертифицированным партнером производителя. После установки системы специалисты компании, выполняющей проект, предоставляют на сертифика­цию ее описание и результаты тестирования.

Говоря о сертифицированности, необходимо четко представлять себе разницу между СКС и обычной кабельной системой, или, как говорят, кабельной системой "под заказчика". Обычно происходит подмена понятий, и любую кабельную систему специалисты называют структуриро­ванной, забывая о том, что основные черты СКС - это избыточность, универсальность и структу­рированность. Благодаря этим особенностям она позволяет с минимальными затратами организо­вывать дополнительные рабочие места, оперативно изменять их расположение и конфигурацию. Остановимся чуть подробнее на различиях между структурированными системами и так называе­мым самосбором.

Во-первых, для СКС плотность размещения розеток выбирается исключительно исходя из эргономических параметров помещений. Заказчику необходимо только указать помещения, в которых плотность размещения портов должна быть выше, чем указано в стандартах В случае обычной кабельной системы розетки размещаются в соответствии со схемой расположения рабочих мест на момент создания системы, в результате чего плотность размещения розеток

оказывается в 2-6 раз ниже, чем в СКС. Зачастую уже на этапе монтажа СКС заказчик высказыва­ет пожелание провести дополнительные линии в том или ином направлении.

Второй важный момент - это универсальность СКС, которая подразумевает, что при разработке таких систем определяется состав розеток рабочего места, все они выполняются или с одинако­вым интерфейсом, или для них устанавливаются сменные модули, а проводка делается одинако­вым кабелем для всех розеток. В обычной кабельной системе часто прокладывают только кабельную проводку для локальной сети, а иногда для локальной сети и телефонии используют различные кабели (например, UTP категории 5 для ЛВС и 2-парный кабель категории 3 для телефонии). Универсальность, присущая "настоящим" СКС, дает возможность использовать любую розетку так, как это требуется в данный момент (и для телефонии, и для ЛВС).

В-третьих, структурированность подразумевает четкое деление всей кабельной системы на подсистемы: горизонтальная подсистема этажа, подсистема магистрали здания, подсистема магистрали комплекса зданий. Такое деление обеспечивает гибкое управление всей системой.

В чем же выгода

Даже понимая, что СКС - это неотъемлемая часть любого современного предприятия, подсчитать экономическую эффективность от ее установки непросто, потому что очень трудно определить ущерб от простоев сети, предсказать частоту изменений конфигурации, спрогнозировать, как изменится число сотрудников и их размещение. Тем не менее бесспорно, что, если сеть предпри­ятия проложена по одним и тем же кабельным трассам, она со временем становится перегружен­ной, а устранение неисправностей превращается в продолжительную и трудоемкую работу. Чаще всего ремонт одной из кабельных сетей сопровождается повреждением действующих кабельных линий. Опыт эксплуатации кабельных систем офисных зданий показывает, что удаление ненуж­ных кабелей из кабельной канализации практически невозможно, и при переводе одной из систем на иной тип кабельной проводки ее прокладывают поверх существующей; в результате резервы емкости кабельных трасс быстро исчерпываются, и организовать новые линии проводной связи становится невозможно. Не удается и нарастить такую систему при увеличении числа сотрудни­ков, не повредив существующие соединения. Любая перестановка мебели в офисе становится проблемой. Если же система переходит в ведение нового системного администратора, то ему приходится изрядно поломать голову, прежде чем он разберется в недокументированной и нестандартизованной сети. Использование СКС устраняет эти проблемы и позволяет при доста­точно высоких начальных вложениях обеспечить существенную экономию полных затрат за счет длительного срока эксплуатации и низких эксплуатационных расходов.

Иными словами, главный критерий высокой эффективности СКС - ее незаметность при установке активного оборудования. Администратор не должен тратить время на размышления по поводу качества контактов и удобства соединений, у него и так достаточно работы.

Вышеперечисленные особенности сказываются на проблеме определения "порога рентабельно­сти" СКС, которая тесно связана с методикой расчета эффективности систем. Все расчеты эффективности и порога рентабельности СКС довольно приблизительны, и в любом случае их реально сделать только при тесном сотрудничестве разработчика и представителя заказчика. Многие параметры, учитываемые при таких расчетах, невозможно четко определить. Порог рентабельности и эффективность установленных систем зависят от особенностей организации, для которой проектируется СКС. Даже в двух организациях с полностью идентичными СКС рентабельность систем может быть совсем разной. Так, для организации, в которой постоянный коллектив работает на фиксированных местах с постоянной конфигурацией, создание СКС может оказаться менее рентабельным, чем для другой, где периодически добавляются или удаляются рабочие места, изменяется их конфигурация и т.д.

Рентабельность СКС зависит и от критичности бизнеса заказчика к простоям, возникающим пр_й изменении конфигурации. Если сравнить две идентичные СКС: фондовой биржи и, скажем некоего завода, то рентабельность и эффективность СКС фондовой биржи будет значительно выше, так как убытки от простоя в том и другом случае просто несравнимы.

Если компания располагается в арендованном помещении, вопрос установки СКС требует ещ_е более тщательной проработки. В последнее время на Западе стало популярным сдавать в аренду помещения с уже готовой кабельной системой, которая, таким образом, арендуется вместе с помещением. Вариант, когда СКС в арендуемых помещениях создает арендодатель, практически идеален, но только при условии, что арендодатель предоставляет арендатору нормальную, полнофункциональную СКС, а не некий суррогат. Дело в том, что арендодатели на этапе строи­тельства здания и разработки системы зачастую не могут квалифицированно сформулировать техническое задание, из-за чего кабельная система формируется по остаточному принципу. В результате такая СКС не может удовлетворить потребности арендаторов, причем они об этом узнают, только начав эксплуатацию системы.

Отдельный вопрос - избыточность СКС. Здесь можно говорить, что идеальная ситуация - это та, при которой количество рабочих мест определяется исходя из площади рабочих помещений. Но тратить деньги в расчете на туманную перспективу большинство предприятий не хотя, что вполне понятно. Дальше возможны два сценария: предприятие успешно развивается, набирает новых сотрудников, и тогда избыточность приходится очень кстати, или же предприятие работает стабильно, новых сотрудников нет, и тогда избыточность - выброшенные деньги. Хотя, как показывает практика, 30%-ную избыточность стоит закладывать всегда.

Интеллектуальное здание

Еще одна часто обсуждаемая в последнее время проблема - это СКС в основе интеллектуального здания. Существует множество интерпретаций и определений самого понятия "интеллектуальное здание". Структурированная кабельная система - тот общий элемент, который необходим для интеграции систем обработки голосового сигнала, данных, видеосигнала и системы управления параметрами здания. В интеллектуальном здании многие рутинные работы по изменению параметров его инфраструктуры могут выполняться практически без участия человека. Но для того, чтобы здание было по-настоящему интеллектуальным, в нем должны функционировать более двадцати различных автоматизированных систем управления - энергопитанием, освещени­ем, вентиляцией, кондиционированием, доступом в помещения, водоснабжением, канализацией, лифтами и других, объединенных в единый комплекс. И управление всем этим комплексом должно осуществляться с помощью СКС на базе специализированного ПО. Реализация такой идеологии хотя и повышает начальные расходы на построение кабельной инфраструктуры, но позволяет в дальнейшем экономить человеческие, энерго- и другие ресурсы за счет их оптималь­ного расходования. Однако пока подобные проекты носят единичный характер.

ТЕСТИРОВАНИЕ СКС - СРЕДА ПЕРЕДАЧИ ИЛИ ПРОТОКОЛЫ?

Представления о структурированных кабельных системах (СКС), как правило, идеализированы. Многие заказчики считают тестирование линий излишней и дорогостоящей процедурой, необходимой только для сертификации. Фактически качество современных систем невозможно обеспечить без 100% контроля. Объективная проверка позволяет устранить как мелкие, так и серьезные недостатки.

Результаты тестирования и долгосрочные гарантии повсеместно воспринимают как залог решения проблем на физическом уровне. В действительности, требования сетевых протоколов выше ограничений стандартов СКС. Класс или категория среды передачи не имеют значения, если сеть работает нестабильно. Оценить полученные результаты можно, используя планку приложений. Возможности среды передачи хорошо известны, однако параметры протоколов и сам факт

несогласованности стандартов остаются в тени. Недостаток знаний и искаженные толкования результатов часто приводят к неправильным решениям.

МОДЕЛИ КАНАЛА

В большинстве случаев тестирование СКС включает только часть канала. Как правило, это базовая линия, состоящая из фиксированного кабеля с разъемами на концах. Однако работа сети зависит от параметров канала, обеспечивающего передачу сигналов между двумя терминальными устройствами. В настоящее время стандарты определяют две модели канала: подключение и коммутация. Второе издание ISO/IEC 11801 предусматривает четыре модели канала: подключе­ние, коммутация, подключение с точкой консолидации (ТК) и коммутация с ТК.

Точки подключения активного оборудования и кабелей внешних служб называются интерфей­сами СКС. Интерфейсы СКС не совпадают с интерфейсами тестирования. Во-первых, точка консолидации (ТК), предназначенная для удобства организации рабочих мест в открытых офисах, не является интерфейсом СКС. Стандарты не предусматривают подключение оборудо­вания к ТК. Во-вторых, параметры гибких кабелей измеряют в составе канала, что исключает коммутационные панели магистрального канала с четырьмя разъемами в качестве портов подключения измерительного оборудования.

На долю горизонтальной подсистемы приходится подавляющее большинство электропроводных кабелей. В магистралях телефонная и информационная подсистемы разделены, а на последней стометровке интегрированы, поэтому все линии горизонтальной подсистемы должны соответст­вовать самым строгим требованиям современных приложений.

Новые стандарты реализуют непривычную пока концепцию создания СКС. В настоящее время длина фиксированных кабелей горизонтальной подсистемы не должна превышать 90 метров, а гибких - 10 метров. С 2002 года длина фиксированных линий будет определяться по формулам, различным для каждого класса среды передачи и каждой модели канала. Проектировщики будут использовать общий бюджет затухания канала и определять длину фиксированных кабелей, исходя из требуемой длины абонентских и переходных кабелей. Например, модель "подключе­ние" класса D с абонентскими кабелями 23 метра и сетевыми 2 метра будет ограничена величи­ной 71 метр, а фиксированные кабели - 46 метров. Измерение параметров стационарной линии

при этом не имеет практического значения. В результате применения новых стандартов д_0Пя тестируемых каналов будет возрастать.

Если длина каналов значительно меньше предельно допустимой, тестирования линий будет достаточно. Каналы более сложных моделей и линии предельной длины необходимо проверять не просто на соответствие стандартам среды передачи, но и требованиям протоколов. ПАРАМЕТРЫ КАНАЛОВ

Для оценки качества передачи сигналов приходится учитывать несколько десятков помех различного тина в полосе частот, определенной стандартами СКС или пределами измерений. С этой точки зрения, интерпретация результатов симметричных электропроводных линий оказы­вается сложнее, чем оптоволоконных.

На рисунке 3 показаны схемы передачи протоколов Fast Ethernet 100 Base-TX и Gigabit Ethernet 1000 Base-T. До появления протоколов, задействующих все четыре пары, достаточно было учесть затухание сигнала (Attenuation) и перекрестные наводки (NEXT), изображенные красны­ми стрелками. Если работают только две пары, возникают две наводки NEXT, влияющие на работу приемников на каждом конце линии. Протоколы используют разные пары, поэтому при тестировании проверяют все возможные комбинации - по шесть помех для обоих концов линии / канала.

Требование увеличения скорости передачи данных без расширения частотного диапазона привело к усложнению схемы передачи и числа тестируемых параметров. Тактовая частота Gigabit Ethernet составляет 250 МГц, фактическая скорость передачи данных по каждой паре -250 Мбит в секунду. Для уменьшения эффективной полосы частот до 125 МГц применено двухбитовое кодирование.

Для передача двух битов используется четыре уровня, а для повышения помехозащищенности -пятый уровень, что реализовано в схеме РАМ-5. Увеличение скорости при сохранении полосы частот потребовало расширения динамического диапазона. Пятиуровневая схема требует луч-

шего отношения сигнал / шум на входе в приемник, чем двух- и трехуровневая, что отражено в таблице 1. Параметр SNR Gigabit Ethernet больше, чем у любого из действующих протоколов.

Еще один резерв - число пар. Чтобы обеспечить 1000 Мбит/с, задействованы все четыре пары, каждая из которых работает одновременно в обоих направлениях. Поток битов разбивается на четыре и вновь соединяется в один, следовательно, приходится учитывать еще один параметр. Разница во времени прохождения сигналов по парам (сдвиг) не должна превышать определен­ного значения, чтобы правильно собрать пакеты на входе в приемник.

Дуплексная передача добавила к перекрестным наводкам (NEXT) однонаправленные наводки (FEXT). Наводки однонаправленной передачи каждой пары влияют на три смежные пары, что дает по 12 комбинаций FEXT на каждом конце линии. На рисунке 3 внизу однонаправленные наводки третьей пары отмечены стрелками сиреневого цвета.

Кроме того, для оценки качества сигналов на входе в приемник потребовалось измерять не только межпарные, но и суммарные наводки (Power Sum NEXT и Power Sum FEXT). В четы-рехпарном кабеле насчитывается 36 комбинаций межпарных и 16 комбинаций суммарных наводок, подлежащих контролю, - по 6 NEXT, 12 FEXT, 4 PS NEXT и по 4 PS FEXT на каждом конце линии.

Качество сигналов на входе в приемники каждой из пар определяют две величины: отношение затухания к суммарным перекрестным наводкам (PS ACR) и отношение затухания к суммарным однонаправленным наводкам (PS ELFEXT). В совокупности PS ACR и PS ELFEXT характери­зуют превышение сигнала над уровнем собственных шумов и отличаются от параметра сигнал / шум (SNR) на величину внешних наводок. На рисунке 5 отношение PS ACR показано линией красного, a PS ELFEXT - линией синего цвета.

Возвратные потери учитывают отражения сигналов в результате разбалансировки и изменений волнового сопротивления среды передачи и возникают в каждой паре на каждом конце линии. Данный вид помех влияет на протоколы с одновременной передачей и приемом сигналов по каждой паре. Баланс измеряется как логарифмическая разность напряжения сигналов, подавае-

мых в противофазе на каждый их проводников пары. Этот параметр не оказывает непосредст­венно влияния на отношение сигнал / шум и не измеряется полевыми тестерами.

Результирующие параметры, характеризующие отношение мощности сигнала на входе в прием­ник к мощности собственных шумов (ACR, PS ACR, ELFEXT и PS ELFEXT), вычисляют по простым формулам как логарифмическую разность затухания и соответствующих наводок. Если учесть, что все эти параметры измеряются в диапазоне частот вплоть до 350 - 600 МГц с шагом 0,1 - 0,25 МГц, на выходе появляется большой объем данных по каждой тестируемой линии / каналу.

Параметры СКС заданы в диапазоне частот, определенном стандартами для каждого класса. Для класса D - это 100 МГц. Для отображения и вычисления относительных значений используется логарифмическая шкала. Логарифмы - это степени чисел, измеряемые в Белах. Десятая доля Бела называется децибелом. Таким образом, 10 децибел равны 10, 20 децибел - 100, 30 децибел - 1000. Соответственно -10 дБ составляют десятую, -20 дБ - сотую долю относительной величи­ны, и так далее. Деление десятичных величин равноценно вычитанию логарифмов

На рисунка 4 и 5 показаны параметры канала класса D Второго издания данного ISO/IEC 11801. Для приложений с простейшей схемой передачи, например, Fast Ethernet 100 Base ТХ, достаточ­но было знать всего три параметра - затухание, наводки и их отношение (рисунке 4). Учет и измерения других видов собственных шумов, изображенных на рисунке 5, потребовалось для обеспечения работы протокола Gigabit Ethernet 1000 Base-T.

На частоте 100 МГц качество сигнала наихудшее. Основной источник проблем - традиционные перекрестные наводки (NEXT). Полезный сигнал превышает суммарный шум данного типа всего на 3,1 дБ или в два раза. Этого совершенно недостаточно для нормальной работы прило­жений класса D. Данное противоречие не оказалось в поле зрения только из-за недостаточной осведомленности специалистов и заказчиков о требованиях протоколов.

Другая проблема заключается в терминологии и толкованиях параметров, искажающих их фактическое значение. Если считать, NEXT - это "переходное затухание на ближнем конце", трудно представить, что это наводки, возникающие с обеих сторон линии / канала. Отношение затухания к наводкам различного типа, трактуемые как "защищенность на ближнем конце" (ACR) и "равноуровневые наводки на дальнем конце" (ELFEXT), не воспринимаются как аналогичные параметры, определяющие качество сигналов на входе в приемники. В статье "Открытые системы - частные термины" систематизированы основные понятия СКС и поясняется физический смысл параметров среды передачи.

Удаленность приемников имеет значение только с точки зрения локализации полученных параметров. Другими словами, если выявлено превышение наводок, важно установить проблем­ную точку. Тестер фиксирует все параметры с привязкой к блокам, поэтому для практического использования результатов следует придерживаться системы подключения и учитывать распо­ложение приборов.

Что касается других помех, возвратные потери (Return Loss) ограничены величиной 10 дБ, а отношение сигнала к суммарным однонаправленным наводкам - 14,4 дБ. Другими словами, мощность отраженного сигнала не может превышать десятой части мощности передатчика, а мощность однонаправленных наводок меньше мощности сигнала на входе в приемник в 27,5 раз. Как видим, эти помехи влияют значительно меньше, чем перекрестные наводки. ТРЕБОВАНИЯ ПРОТОКОЛОВ

Требования к среде передачи, определяемые особенностями работы протоколов, разрабатыва­ются организациями стандартизации, в частности Институтом инженеров электротехники и

Заданные пределы для Gigabit Ethernet могут давать недостоверные результаты. Если на частоте 1 МГц происходит превышение предела NEXT, прибор фиксирует отрицательный результат для данного протокола. Фактически ACR на данной частоте составляет более 50 дБ, что в тысячи раз и лучше, чем требуется. Данная ситуация типична для неэкранированных систем, подвержен­ных влиянию внешних помех. Электроинструмент, работающий на соседнем этаже, может создавать помехи, фиксируемые тестером как превышение NEXT в диапазоне 1 - 5 МГц. Хотя данные помехи совершенно не влияют на работу приложений, и результаты измерений будут это подтверждать, итог для 1000 Base-T будет прямо противоположным.

Превышение сигнала над уровнем собственных шумов (ACR) можно сравнивать с отношением сигнал / шум (SNR) только при отсутствии внешних помех. Экранированные системы обеспечи­вают достаточную защиту от внешних помех, поэтому сравнение данных параметров корректно. Неэкранированная среда передачи подвержена влиянию внешних наводок, поэтому качество передачи сигналов будет всегда хуже. Влияние помех зависит от балансировки системы. Другими словами, чем больше нарушена симметрия витых пар, тем больше негативное воздей­ствие внешних источников излучений.

Как показали результаты испытаний систем на соответствие Директиве ЭМС, проведенные компанией ITT NS&S, неэкранированные системы работают нестабильно даже при уровне внешних помех 3 В/м, характерных для офисной среды. Кроме того, на работу гигабитных приложений влияют межкабельные наводки, возникающие в жгуте кабелей между парами с одинаковым шагом скрутки. Исходя из этого, следует помнить, что выбор неэкранированных систем, оставляет вне контроля дополнительный фактор в виде внешних помех, ухудшающих резерв параметров и качество работы сети.

ИЗМЕРЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Существует несколько типов полевых тестеров различных производителей. Это WireScope 155 и 350 компании Agilent Technologies (ранее Scope Communications), OmniScanner 2 и PentaScanner 350 производства Microtest, LAN CableMeter 620, DSP-2000, DSP-4000, DSP-4100 компании Fluke и другие.

Рассмотрим некоторые результаты измерений на примере прибора WireScope 155 с ПО сетевых протоколов ITT NS&S, Великобритания. Компания ITT NS&S фактически стала инициатором

тестирования СКС на соответствие параметрам приложений. Совместно с изготовителями измерительных приборов она разрабатывает версии программного обеспечения, включающие полный перечень действующих сетевых протоколов. Кроме того, ITT NS&S требует, чтобы тестирование проводилось по частным пределам, превышающим требования стандартов.

В приведенном ниже примере диапазон частот тестирования систем класса D ITT NS&S состав­ляет 160 МГц, при этом, каждый из параметров улучшен на несколько децибел. Это позволяет увеличивать длину каналов и число разъемных соединений. Результат, показанный на рисунке 8, интересен тем, что тест не пройден по ограничению наводок, но линия обеспечивает качествен­ную работу всех протоколов. Результат сохранен в графическом виде, что облегчает анализ.

PASS означает положительный результат, FAIL - отрицательный, а все нюансы отражены в цифрах и графиках. Окно обобщенных результатов измерений (Summary) показывает превыше­ние предела NEXT на 1,1 дБ. Остальные параметры находятся в установленных рамках. Тест пройден по сетевым протоколам (NETS) затуханию (ATTN), длине (LNTH), карте соединений (WMAP), отношению затухания и перекрестных наводок (ACR) и отношению затухания и однонаправленных наводок (EL FEXT). Измерены значения сопротивления постоянному току (RES), волнового сопротивления (IMPED), возвратных потерь (RLOSS), резерва параметров (MARG) и приведена конфигурация теста (CONFIG). Значок Р показывает наличие графика.

Детальная информация по важнейшим параметрам приведена на рисунке 8. Кнопки, раскры­вающие окна, позволяют перейти к блокам данных при наличии программного обеспечения в компьютере. Для иллюстрации на рисунке 8 показаны шесть из двенадцати окон. Картинки можно открыть в новом окне двойным нажатием левой кнопки при наведении стрелки на инте­ресующий объект.

Проблемная точка зафиксирована на частоте 155 МГЦ, где наводки из первой пары в третью составили 28,1 дБ. Данный результат интересен тем, что выхода за ограничения по суммарным наводкам нет. Суммарные наводки той же пары составляют 27,9 дБ на частоте 155,75, что попадает в пределы ITT NS&S (Worst Case Summary). Следует обратить внимание на то, что суммарные наводки измеряются, а не рассчитываются, что дало бы отрицательный результат также и по PS NEXT.

Несмотря на превышение ограничения по наводкам, линия соответствуют параметрам, предъяв­ляемым протоколами (NETS). Убедиться в этом можно, взглянув на графики ACR и EL FEXT. Отношение затухания к суммарным перекрестным наводкам во всем диапазоне частот не хуже 25 дБ, а к суммарным однонаправленным наводкам - более 20 дБ. Возвратные потери - менее 20 дБ. Таким образом, отношение сигнал / шум составляет 100 - 316 раз, что обеспечивает коэф­фициент ошибок гораздо ниже 10 ¹⁰.

Формальный подход к оценке результатов тестирования потребует сделать вывод о том, что данная линия дефектна. С точки зрения ITT NS&S линия не подлежит сертификации, поскольку не обеспечит гарантированного увеличения длины канала. Рекомендации "специалистов", не вникающих в детали, будут сводиться к замене разъемов и повторной прокладке кабелей. Однако замены не требуется, и заказчик может быть уверен в беспроблемной работе сети, среда передачи которой имеет значительный резерв параметров.

С точки зрения обобщенного результата и практического использования СКС ситуация может быть противоположной. Параметры могут соответствовать категории 5е, но быть недостаточ­ными для стабильной работы протоколов. Для пользователей гарантии категории 5е не имеют значения, если сеть работает медленно, нестабильно и с зависаниями. Однако заказчик не может предъявить претензии изготовителю элементов и исполнителю, если в договоре не предусмат­ривались гарантии работы приложений. Несоответствие ожиданий и результатов возникает в результате неосведомленности лиц, принимающих решения.

Современные тестеры обеспечивают тестирование в диапазоне 350 - 600 МГц и имеют нагляд­ный интерфейс, DSP 4000 обеспечивает также мониторинг трафика 10 BASE-T и 100 BASE-TX.

Компания ITT NS&S сертифицирует СКС категории 6 только при условии измерения тесте­ром Fluke DSP 4000 с совместно разработанным ПО сетевых протоколов. Результаты изме­рений тщательно контролируются с помощью специальной программы. Линии / каналы тес­тируются до частоты 350 МГц и оцениваются на соответствие категории 6 / классу Е до час­тоты 250 МГц.

Следует отметить, что любой прибор допускает выбор пределов тестирования. На­пример, категория 5 / 5е, класс D, категория 6 или класс Е. При этом сертификация приложений может отсутствовать. Существуют и другие различия: предел категории 5е / класса D составляет 100 МГц, а приложений класса D - 128 - 155 МГц. Логика тестирования определяется установками.

При выборе предела приложений (NETS) прибор проведет измерения параметров, показан­ных на рисунке 5, до частоты 100 МГц с шагом, определенным стандартом TSB 95. До 128 МГц все пары будут проверяться на соответствие SNR и сдвиг с шагом 1 Мгц и до 155 МГц -будут оцениваться только две пары, подключенные к контактам 1,2 - 7,8, на пределы SNR и значений затухания и перекрестных наводок, показанных в таблице 1.

Результаты тестирования не однозначны. Объем и пределы измерений можно варьировать в широких пределах. Не каждый положительный результат тестирования обеспечит беспро­блемную работу сети, и не каждый отрицательный означает дефект элементов или монтажа СКС. Гарантии категории или классу среды передачи бесполезны для пользователей, если система не соответствует более высокому уровню требований приложений. Достоверным свидетельством качества СКС являются инструментально подтвержденные гарантии работы приложений. Если при этом остается резерв параметров, гарантии включают возможность увеличения длины каналов.

Объективная оценка СКС на уровне, превышающем требования стандартов, свидетельствует о качестве систем. Однако технические параметры элементов и систем, полученные за счет конструктивных и производственных инноваций, нельзя реализовать без всесторонней под­держки непосредственных исполнителей. Квалификация специалистов, создающих системы любого уровня, базируется на сетевых услугах ITT NS&S, в том числе, обучении. Качество продукции, сетевых услуг и профессионализм партнеров позволяют предоставлять и обеспе­чивать реальные гарантии сроком 25 лет и более.

Пример 2. Описание предметной области выбранного варианта. 1. Теоретическая чаеть