vk_logo twitter_logo facebook_logo googleplus_logo youtube_logo telegram_logo telegram_logo

Строительство

Дата публикации: 28.03.2014
Количество просмотров: 42814

Глава 1 : Сети на основе коаксиального кабеля

На сегодня это далеко не самая распространенная, и не самая удобная технология. Но начать изложение с него нужно по историческим причинам. Первые сети Ethernet были построены на протоколе 10base5, использующей в качестве электрической среды передачи данных "толстый" коаксиальный кабель (ThickNet). Использовать его практически оказалось не слишком удобно, и практически сразу появился более простой и дешевый вариант 10base2, использующий "Тонкий" коаксиальный кабель (ThinNet).

Коаксиальные кабели.
Рис. 7.1. Коаксиальные кабели

Как правило, "толстый" коаксиал производился ярко-желтого цвета. "Тонкий" изготовляли черным, реже серым. Из-за высокой цены и сложностей в инсталляции, первый вариант в России воспринимается как экзотика, и найти работающую сеть на его основе - огромная проблема. Тем не менее, общее представление о нем желательно иметь. Возможно, не будь эта технология столь дорогой и устаревшей, она смогла бы, благодаря удобной топологии и работе на большие расстояния, найти широкое применение в домашних (кампусных) сетях.

В сетях 10base5 и 10base2 применяются только кабеля, имеющие волновое сопротивление 50 Ом. В качестве основного топологического элемента, используется сегмент. Так называется общая длина кабеля между двумя терминаторами, устанавливаемыми на обоих концах сети (один из них должен быть заземлён).

В случае, если необходима сеть большего размера, несколько сегментов (или компьютеров) можно соединить при помощи репитеров (repeater), которые восстанавливают уровень сигнала и передают его на несколько портов.

В сети не может быть более 5 сегментов, 4 репитеров, и только 3 сегмента могут иметь подключенные устройства. Остальные 2 служат только для увеличения протяженности сети. Это ограничение более известно, как правило (5/4/3), и применяется ортодоксальными стандартами для всех сетей Ethernet.

Особенности сетей, использующих "толстый" коаксиальный кабель и протокол передачи данных 10base5, показаны на следующей схеме.

Схема сети на
Рис. 7.2. Схема сети на "толстом" коаксиальном кабеле
  • Каждый компьютер подсоединяется к главному кабелю (магистраль, backbone) с помощью специального "кабеля снижения" (drop cable). Этот кабель, в свою очередь, присоединяется к AUI-порту сетевого адаптера.
  • Стандарт 10Base5 поддерживает до 100 узлов на сегмент (расстояние между узлами кратно 2,5 метрам).
  • Максимальная длина не более 500 метров;
  • Главный кабель RG-8, RG-11. Сокращение RG означает кабель, от "Radio Grade" - волновод.
  • Используются коннекторы N-типа.
  • Напряжение пробоя изоляции между узлами - 5 кВ.
  • Наружный диаметр 10 мм, центральный проводник - 2,17 мм, затухание на частоте 10 МГц в районе 70 dB/км (подробнее значение этого параметра будет дано в разделе, посвященном кабелям на основе витой пары).
  • Кабель снижения состоит из витых пар, может иметь длину до 50 метров. Используются разъемы типа DB15 (15 контактов), более известные под названием "AUI". Внешне они похожи на известные DB9 (RS-232, 9 контактов).

Особенности сетей, использующих "тонкий" коаксиальный кабель и протокол передачи данных 10base2 показаны ниже.

Схема сети на

Рис. 7.3. Схема сети на "тонком" коаксиальном кабеле

  • К одному сегменту не может быть подключено более 30 устройств, длина которого должна составлять не более 185 м. Минимальное расстояние между ними составляет 0.5 метра. Таким образом, в локальной вычислительной сети может быть максимум 90 компьютеров.
  • Кабель RG58/U (одна центральная жила), RG58A/U, RG58C/U (негорючий материал диэлектрика).
  • Напряжение пробоя изоляции между узлами - 100 Вольт.
  • Наружный диаметр около 5 мм, центральный проводник - 0,8 мм, затухание на частоте 10 МГц около 160 dB/км.
  • Применяются разъемы BNC-типа. Для подключения сетевых адаптеров к кабелю используются специальные Т-коннекторы (T-Connector).

Сети на "тонком" коаксиальном кабеле сравнительно широко распространены. Эта технология до недавнего времени была достаточно удобна для небольших (до 5-10 компьютеров) сетей. Как основное достоинство по сравнению с витой парой выделялось отсутствие активного оборудования. Однако, в последнее время применяющиеся в подобных сетях хабы (коммутаторы) так сильно подешевели, что делать новую сеть на коаксиальном кабеле не имеет ни малейшего смысла.

Аргументы против коаксиального кабеля достаточно серьезны:

  • ограничение скорости в 10 Мбит;
  • коаксиальный кабель примерно на 30-40% дороже, чем витая пара;
  • низкая технологичность инсталляции, сложность в эксплуатации;
  • рассоединение шины в любом месте полностью нарушает работоспособность сети, вызывая известный среди сетевых администраторов прошлого "бег вдоль сети с терминатором";
  • низкая устойчивость к статическому напряжению и грозовым наводкам;

Все эти причины привели к тому, что в корпоративных сетях (и по распространенному стандарту TIA-568A) коаксиальный кабель просто не рассматривается как возможная среда передачи данных. По возможности, его стараются не применять даже для телевизионной проводки.
 

Глава 2 : Основные топологии

Основная задача этой части сети - обеспечение надежной связи каждого здания со шлюзом сети Интернет и (или) центральными сервисами. Основными свойствами, которые характеризуют сеть, можно назвать топологию и материал кабелей.

[ править]

Магистральная кабельная система

Основная задача этой части сети - обеспечение надежной связи каждого здания со шлюзом сети Интернет и (или) центральными сервисами. Основными свойствами, которые характеризуют сеть, можно назвать топологию и материал кабелей.

Основной бич домашних сетей - это трудности прокладки кабелей. Спроектировать и построить инфраструктуру крупного предприятия или межстанционные соединения АТС можно не считаясь с затратами, подстраивая "под проект" местные условия. В случае необходимости - выкопать новый туннель, возвести эстакаду, проложить подводный кабель, и т.п.

Ситуация недорогих сетей принципиально иная, и в этом их коренное отличие. Домашним сетям неизбежно приходится подстраиваться под застройку города. В некоторых местах прокладка невозможна, где-то нежелательна, или имеет высокую стоимость. Масса на первый взгляд незначительных помех часто превращает подобные работы в "шаманство", требуя от проектировщика глубоких знаний местных условий.

"Начинающая" сеть (гирлянда).

Фундаментальным признаком начинающей сети можно считать отсутствие упорядоченной структуры, и особенно, явно выраженных магистралей. Кабель, проложенный первоначально для одного отдаленного пользователя, может в любой момент стать основой для подключения еще нескольких домов (с десятками абонентов). При этом активное оборудование (и его месторасположения) остается прежним.

В общем, такая сеть напоминает постоянно и беспорядочно растущий организм. Очень велико влияние субъективных (или попросту случайных) факторов. Соответственно, невозможно предсказать, какую форму примет сеть через значительный промежуток времени.

"Начинающая" сеть.

Более всего такая сеть похожа на елочную гирлянду. Активные устройства соединены последовательно на нескольких "лучах", которые, в свою очередь, могут иметь многочисленные разветвления.

Подобная сеть очень дешева, и вполне способна развиваться за счет подключения новых пользователей. До определенных пределов она достаточно надежна, и обеспечивает приемлемую скорость, поэтому почти все начинающие Ethernet-провайдеры проходили этот этап.

Вариант сети в условиях максимальной экономии
Вариант сети в условиях максимальной экономии.

Но при росте сети, последовательно соединенные коммутаторы оказываются слабым звеном. Отказы недорогого оборудования в тяжелых условиях совсем не редки по самым разным причинам - "зависание", сбои питания, повреждения в грозы, замыкания, воровство, вандализм, и т.п. А неисправность любого устройства в цепочке влечет неработоспособность всей подключенной к нему линии. При этом наиболее удаленным абонентам придется мириться с большими простоями.

На сегодня такой способ развития имеет смысл только в небольших городах (10-50 тысяч населения) с низким платежеспособным спросом, и при отсутствии конкуренции. Тут ему нет альтернативы.

Линейная сеть

Линейная магистраль
Линейная магистраль.

В таком виде сеть представляет собой уже рассмотренную выше "гирлянду", в ее самом примитивном и ненадежном виде. Отказ любого промежуточного узла вызывает прекращение услуги абонентам, подключенным далее по линии.

Что же можно сделать для увеличения надежности линейной структуры?

Наиболее очевидным вариантом будет превращение "гирлянды" в "звезду". Пусть кабеля лежат рядом, или даже в одной оболочке, такой подход позволит избежать зависимости всей сети от локального сбоя электропитания или неисправностей активного оборудования. Иначе говоря, все узлы могут работать с центральным независимо друг от друга.

Звезда, растянутая в линию
Звезда, растянутая в линию.

Можно заметить, что в этом нет ничего нового, именно так обычно строится внутридомовая проводка телефонии или СКС. Подобно этому, для магистрали использование одного физического кабеля может с успехом применяться, особенно в сетях среднего и небольшого размера.

Еще одним вариантом "линейного кольца" можно считать "гирлянду", в которой предусмотрена "обратная петля". Т.е. одна пара волокон в кабеле проходит через все активные устройства по очереди, а вторая идет цельной, и соединяет первый и последний узел сети.

Кольцо
Кольцо "с обратной петлей".

Этот вариант позволяет надежно и недорого защититься от отказов активного оборудования, но уязвим от повреждения кабеля. Тем не менее, это, пожалуй, лучший способ для небольшой сети линейной топологии, в которой построение обычного кольца слишком сложно или дорого.


Кольцо

Традиционно считается, что локальные сети должны строиться по топологии "звезда", а кольцевая архитектура присуща серьезным телекоммуникационным системам на основе SDH/ATM (это очень эффективное средство повышения надежности в телефонии, где несколько АТС могут продолжать работать независимо от вышедшего из строя узла).

Однако, любая многосвязная архитектура более надежна, чем простое соединение. И кольцо Ethernet не исключение. С распространением недорогих коммутаторов, поддерживающих STP (протокол покрывающего дерева), использование резервных связей стало достаточно простым процессом, не требующим вмешательства администраторов сети. При использовании "кольца" в случае выхода из строя какого-либо узла (или части кабельной системы) работоспособность сети в целом сохраняется.

Магистраль в виде кольца.
Магистраль в виде кольца.

Звезда

В свою очередь, "Звезда" несколько лучше приспособлена для предоставления обычной для локальной сети централизованной услуги. Действительно, в ЛВС почти всегда есть сервер или маршрутизатор, для доступа к которому (по большому счету) и построена сеть. Общение пользователей "напрямую" не слишком нужно, а часто и просто запрещено по соображениям безопасности.

Кроме этого, кольцевая топология является избыточной по числу связей, а значит и более дорогой. А вопрос надежности стоит не слишком остро из-за небольших размеров "обычной" ЛВС.

Магистраль в виде звезды.
Магистраль в виде звезды.

Какая топология более предпочтительна для домашней сети? Вопрос сложный и далеко не однозначный. Даже в корпоративных сетях до недавнего времени в качестве альтернативы единого центра (магистрали, вырожденной до внутренней шины коммутатора) предлагалось решение на безе распределенной магистрали (обычно на основе технологии FDDI).

[ править]

Сравнение топологий "звезда" и "кольцо"

Особенности Звезда Кольцо
Возможность использования недорогого активного оборудования без поддержки STP Да Нет
Сохранение работоспособности всех пользователей сети в случае повреждения кабеля. Нет Да
Возможность организации дополнительного (резервного) канала без перестройки топологии сети. Нет Да
Сохранение связи между узами в случае отказа центрального оборудования. Нет Да
Возможность строительства магистралей по частям. Да Нет
Малая зависимость от особенностей места строительства. Да Нет
[ править]

Абонентская система здания

Основное назначение абонентской системы здания (иначе говоря, внутридомовой разводки) - подключение конечных пользователей к активному (очень редко пассивному) оборудованию Ethernet-провайдера внутри одного дома. В функциональном плане эта цель почти совпадает (в терминах СКС) с горизонтальной кабельной системой, но прокладка сети в жилом доме обладает целым рядом отличительных признаков.

Во-первых, как было показано выше, оптимально в качестве базового протокола использовать 10baseT, требования которого к качеству коммуникаций невысоки (достаточно Категории 3). Основным материалом бесспорно можно считать витую пару 5-той категории. Единственное, на что при этом стоит обратить внимание - это количество пар в кабеле. Спецификации Ethernet 10/100baseT явно определяют необходимый минимум - 2 пары, максимальное их количество не ограничено, и может быть выбрано "по потребности" (например, достаточно широко используются 25 и 50 парные кабеля).

Во-вторых, из вполне понятных экономических соображений, Ehternet-провайдерам приходится подстраиваться под архитектурные особенности зданий. Нельзя прокладывать коммуникации, невзирая на расходы, как это принято при инсталляции СКС (тем более, совмещать их со строительством или капитальным ремонтом). Поэтому желательно еще на стадии проекта (или эскиза) учесть пропускную способность шахт слаботочной проводки, вводов, возможность крепления кабелей, предусмотреть защиту активного оборудования от злоумышленников, и многое другое.

В-третьих, не известно заранее ни количество, ни расположение абонентов. Подводить кабеля ко всем квартирам без исключений имеет смысл только в "элитных" домах. В большинстве зданий по статистике подключается в первый год не более 10% жильцов, и такие затраты просто не обоснованны. В результате абонентская система растет постоянно, по мере увеличения количества абонентов.

Учитывая вышесказанное, рассмотрим наиболее важный аспект в строительстве абонентской системы здания - топологию сети, которая определяется в основном местоположением активного оборудования.

Хаотичное расположение оборудования

Подобная топология достаточно типична для начинающих сетей. Само название говорит о том, что упорядоченной структуры нет, оборудование ставилось "где удобно", и, скорее всего, "когда угодно". Например, нужно подключить соседа - ставится хаб (коммутатор) в подъездном щитке. Или оказалось слишком велико расстояние до соседнего дома, в результате на чердаке (техэтаже) поставлено активное устройство. А то и еще проще - в момент прокладки не удалось получить доступ на один из этажей, нет никого из жильцов - и поставлен еще один разветвитель.

Абонентская система здания с хаотичным расположением оборудования
Абонентская система здания с хаотичным расположением оборудования.

Таким образом, причин (и мотиваций) может быть много, от вполне резонных, до сиюминутных. Результат обычно получается вполне работоспособным, но до определенных пределов, за которыми может последовать частичная или полная неработоспособность сети (часто с труднообъяснимыми симптомами).

Можно согласиться, что современное активное оборудование очень дешево, надежно, и позволяет легко создавать разветвленные запутанные сети. Плюс к этому, используется минимальное количество кабеля, и проводятся самые простые монтажные работы.

Но для промышленного использования такой вариант не годятся по следующим причинам:

  • Отдельное электропитание каждого устройства вызывает необходимость подключения к силовой сети во множестве точек. Пока это делается пиратским способом, особых сложностей не видно (кроме заметного снижения надежности и повышения сложности работ). Но как только потребуется официальная сдача сети, пусть даже самой первичной инстанции (ЖЭК, ДЭУ), быстро выяснится вся сложность ситуации. Как минимум, потребуется электрический счетчик, щиток под него, предохранители... В общем, можно без преувеличения сказать, что проблемы с пожарной инспекцией, энергосбытом, ГСН, и другими инстанциями будут фактически неразрешимы.
  • Для оказания качественной услуги, надежной авторизации и защиты абонентов необходим удаленный контроль каждого пользователя на порту активного оборудования (а не на шлюзе доступа к Интернет). Однако, до выпуска недорогих малопортовых управляемых коммутаторов еще достаточно далеко, их отличие в стоимости от простейших хабов (являющихся в настоящее время фундаментом хаотичных сетей), пока достигает сотен долларов. Таким образом, рассматриваемая сеть с точки зрения администраторов является "черным ящиком", процессы внутри которого не поддаются контролю, и, тем более, управлению.
  • Обслуживание активного оборудования едва ли не самая большая статья расходов Ethernet-провайдеров. Очевидно, что гораздо проще следить за состоянием одного мощного коммутатора, чем десятка небольших хабов, рассеянных по дому (да еще с не всегда очевидным местоположением, доступом, и правом собственности). То же самое в полной мере относится и к защите от злоумышленников - чем меньше устройств, тем их проще защитить.

Полагаю, что каждого из перечисленных пунктов в отдельности достаточно для создания мотивации к переходу на другие схемы построения абонентских систем здания (конечно, при наличии финансовых возможностей).

Структурирование по подъездам

В этом варианте пользователи подключаются к "своему", обслуживающему каждый отдельный подъезд устройству (хабу, коммутатору). Оборудование всех подъездов подключено к одному коммутатору, который, в свою очередь, каким-либо образом включен в магистраль.

Этот вариант является фактическим отражением офисных локальных сетей. Только роль "вертикальной" межэтажной магистрали играют "межподъездые" связи, а разводка внутри подъезда аналог горизонтальной кабельной системы этажа в терминах СКС.

Структурированная по подъездам абонентская система здания
Структурированная по подъездам абонентская система здания.

Такая схема может применяться, если в подъезде имеется достаточное количество абонентов (не менее 10-15), которые оправдывают размещение отдельного коммутатора.

Наиболее правильное место размещения с точки зрения топологии сети - один из средних этажей. Однако, как правило, архитектурой отечественных зданий это не предусмотрено, и приходится искать место на техэтаже, в подвале, лифтовой, и т.п. местах. При этом может проявиться главный недостаток централизованных схем - узость шахт слаботочной проводки. К сожалению, с этим приходится считаться, и ниже будет приведено несколько способов уменьшения остроты проблемы.

Второй существенный недостаток. Хоть устройство и всего одно на подъезд, сдача "инстанциям" может оказаться слишком дорогой, особенно в старых домах, где есть сложности с удобным местом размещения и "правильным" подводом питания. Хотя нельзя не признать, что если есть потребность в установке коммутатора в каждом подъезде (много абонентов), должно хватить средств и на легализацию.

Один дом - один распределительный пункт

Предельная централизация абонентской системы здания - установка оборудования в одной точке дома, в которую сходятся кабельные линии от всех абонентов.

Протокол 10baseT позволяет на современных кабелях Категории 5 нормально работать на расстояниях до 200-т метров (а часто и более). Учитывая, что высота 10-ти этажного дома около 30 метров, длина на подъезд - примерно 25-30 метров, вполне достаточно одного активного устройства на 7-8 подъездов. В случае, если здание очень большое, целесообразно рассматривать его логически как несколько домов, соединенных магистралями (в том числе оптоволоконными).

Абонентская система здания с одной точкой коммутации
Абонентская система здания с одной точкой коммутации.

Преимущества перед предыдущей схемой очевидны - установка, подвод питания, обслуживание, защита от злоумышленников - все в одном месте. Но недостатки тоже имеются, главным образом это кабельные линии большей протяженности и большой толщины.

Что лучше выбрать? Решение придется принимать в основном из архитектурных соображений. Если протащить толстые пучки кабелей через шахты слаботочной проводки реально, то вариант с одним распределительным пунктом будет более предпочтителен. То же самое можно сказать, если в подъезде приходится прокладывать новые кабельные каналы (это нередкий случай в старых домах, где слаботочная проводка не предусмотрена вообще).

Когда коммуникационные трубы слишком узкие, строение многоэтажное (более 10-12 этажей), и много абонентов (или большие перспективы их появления), целесообразно использовать структурную схему, ориентированную на установке активного оборудования в каждом подъезде.

Централизованная схема удобнее в относительно невысоком здании (менее 10-12 этажей), и числом абонентов в подъезде менее 10-15. Практически, под это определение попадает около 90% отечественных домов, поэтому можно считать данный вариант основным.

Можно подчеркнуть дополнительное преимущество схемы с одним распределительным пунктом в доме. При развертывании сети часто бывает, что пользователей мало (всего 1-2 на дом). Понятно, что ставить в этой ситуации несколько активных устройств сразу не выгодно. А когда сеть разрастется, не придется менять ее топологию - достаточно вместо 6-портового хаба поставить мощный 25-ти коммутатор, или даже что-то более серьезное. Кабельная система здания может остаться прежней.

Минимизация толщины кабельного пучка

Так или иначе, но чем тоньше кабель, тем проще его использовать на реальных объектах. При этом стандартный для офисных локальных сетей 4-х парный кабель является, пожалуй, наименее подходящим решением из-за наличия 2-х неиспользуемых пар. Поэтому, в стесненных условиях целесообразно подключать один кабель сразу к двум портам (разделяя пары через розетку или плинт).

Еще больший выигрыш дает 25-ти или 50-ти парный кабель. Экономия толщины в этом случае идет за счет одной на все пары внешней оболочки, и более плотной упаковки пар. Но возникает проблема этажной разводки - делать ее полностью, на каждом этаже, малореально (дорого и заметно снизится качество электрического тракта). Решить задачу можно следующими способами:

Выводить из под общей оболочки несколько пар на каждом этаже (2, 4, 6 или более), а остальные пускать дальше не разрезая. Но мне, к сожалению, не известен "красивый" способ сделать это. Можно аккуратно вскрыть оболочку вдоль многопарного кабеля на длину порядка 10 см, обрезать нужные пары с одной стороны, и вывести их наружу. Далее, закрыть надрез (скорее всего изолентой), и подсоединить выведенные пары к тонкому кабелю (2-х или 4-х парный), которым выполнена проводка до пользователя.

Более правильно с точки зрения стандартов будет разделать весь многопарный кабель на одном из средних этажей на специальном плинте ("Крона" или "110"), затем развести по абонентам подъезда обычной витой парой. Недостатки - больший расход кабеля, относительно дорогостоящий плинт (порядка $20), необходимость запаса сечения кабельных каналов на "обратную" прокладку.

Однако, не смотря на внешние сложности, использовать многопарный кабель при массовых прокладках очень удобно. 25-парный кабель позволяет подключить 12 абонентов (эквивалентен шести обычным 4-х парным витым парам, но значительно тоньше, и удобнее в работе).

Последнее время некоторые Ethernet-провайдеры стараются проложить по стояку слаботочной проводки подъезда 25-парный кабель сразу, "на вырост". Подключение пользователей к нему делается позже, по мере необходимости. Со стороны оборудования весь кабель заводится на 50-100 парный плинт, а далее (иногда через грозозащиту) в коммутатор.

Такой подход позволяет подключать до 12 абонентов в каждом подъезде напрямую к коммутатору. При большем количестве пользователей придется прокладывать дополнительный кабель (не обязательно многопарный).

Дополнительно остается "неправильный", но дешевый выход - подключить нескольких соседей на один хаб, и передать его последним на полное "самообслуживание". Иногда это удобно как для провайдера (его ответственность заканчивается на "входящем" порту хаба), так и абонентам - они сэкономят на подключении.

Глава 3 : Практический проект микрорайона

Возьмем проект сети масштаба микрорайона. Небольшого, новой застройки, расположенного в 750-ти тысячном городе средней полосы России. Размер полигона - 2,5 на 2,5 километра, домов (в основном 9-ти этажных) около 200, квартир - 70 000.

Известно, что по району, до каждого дома, проходит мечта сетестроителя - сеть подземных коммуникаций. Таким образом топология задается жестко, и далеко не всегда самым удобным для Ethernet образом (большой расход оптоволокна). В туннеле оборудование устанавливать нельзя, только муфты. Да и платить приходится не мало и "покабельно", так что мысли "накидать кучу оптики" не возникают - в этом прослеживается схожесть скорее с кабельной канализацией телефонистов, а не "свободой" крыш и чердаков.

На сегодня в этом районе уже есть несколько небольших сетей. У провайдера, сподвигнувшего меня на создание нижеприведенного эскиза - порядка 700-800 абонентов (город не богат). Но перспектива роста в течении 3-5 лет хорошая (можно рассчитывать на 10-15 тысяч пользователей), поэтому у него есть желание вложить в развитие порядка $20-30k. По Московским меркам сумма просто смешная, фирмы типа Корбины, не стесняясь, вкладывают многие миллионы. Но вдали от столицы этого может хватить для вывода проекта на новый качественный уровень.

Соответственно, цель - создать хороший скелет. И для начала - определить идеологию, по которой будет строиться сеть в течении следующих лет. Как ни абстрактно это звучит на первый взгляд, технические следствия вполне осязаемы.

Вводные стандартны. Нет желания в очередной раз повторять, что цепочки с активным оборудованием должны быть как можно короче, коммутаторы по возможности однотипными, а стоимость кабелей несоизмерима меньше, чем затраты на последующее обслуживание коммуникаций. А так же почему нельзя взять гигабитные мыльницы и развесить их гирляндой по району... Или включать близлежащих абонентов прямо в core... :-)

Поэтому перейдем сразу к более серьезным конкурирующим вариантам:

  1. Дерево. Организовать 5-7 узлов первого уровня, соединив их с центром кольцом или звездой. Далее, в каждый из них включить 5-7 узлов второго уровня. И уже потом - присоединять коммутаторы домов (опять таки 5-7 на каждый "подузел").
  2. Лепестки. Вынести 15-20 узлов звездой от центра, и в них включать 10-20 внутриквартальных "домовых" коммутаторов. Т.е. обойтись вообще без бекбона в его традиционном понимании.
  3. Классика. Сделать кольцо из 3-4 мощных узлов, в которые ввести волокна от 40-60 домов.
  4. Все в центр. Вывести все линии до каждого дома на один центральный узел. Многоволоконная оптика вполне позволяет такую топологию.

Первый вариант требует наименьшего расхода оптоволокна, прост, часто встречается на практике... Но появляется порядка 50-ти транзитных узлов, на которых, как минимум, нужно обеспечивать бесперебойное питание. Как максимум - это самая ненадежная из предложенных схем. Сейчас с этим вполне можно мириться, однако для варианта "на вырост" - не годится.

Так же можно исключить из рассмотрения и последний пункт. Во-первых, он наиболее затратен по оптоволокну. Во-вторых, такая распределенная звезда всего в нескольких физических кабелях слишком уязвима (хотя имеет смысл на крышах, когда можно из одной точки вывести разные кабеля сразу в десяти направлениях). Ну а резервирование вообще поднимет стоимость проекта до нереальных величин.

А вот варианты 2 и 3 нужно рассмотреть подробнее, и уже с учетом реальной топологии туннелей. К сожалению, выкопировка плана непублична, и придется ограничиться эскизом.

Упрощенно, можно представить район как 9 секторов-кварталов, канализация в которых идет до каждого дома, и показана тонкими черными линиями. Магистральный кольцевой тоннель идет вокруг 4-х кварталов.

Вариант 2 (Лепестки):

По магистральному туннелю прокладывается кабель (синяя линия), желательно волокон на 20, но хватит и 12-16. Так как основная топология звезда, то по идее можно начать строительство с 16-ти жил, и по мере отводов волокон на узлы использовать кабель с меньшим их числом. Например, после 3-й муфты использовать уже 8-ми волоконный... А на месте прерывистой синей линии вообще не прокладывать ничего.

Однако, на таких небольших расстояниях менять тип кабеля при удалении от центра неоправданно, и появляется интересный вариант "недорого" увеличить надежность включением в сеть элементов "кольцевой" топологии.

Для этого отводы от магистрали внутрь кварталов делаются в два волокна на каждый узел (приходящее из центра, и уходящее далее на кольцо). На кабеле, который идет от центра в противоположном направлении делается то же самое. Так как "уходящие" от противоположных узлов (относительно центра) волокна - суть одно волокно, получаются своеобразные "лепестки":

Линия, показанная на данной схеме пунктиром, соответствует аналогичному обозначению предыдущего рисунка. Т.е. прокладка в этом месте необязательна для работы, но недорога, и существенно поднимает надежность. Более того, даже при наличии физического линка он должен быть при нормальной работе отключен средствами STP. Но при обрыве звезда становится кольцом, сеть продолжает работать.

Большое количество узлов делает дорогим использование гигабита на одном волокне ($300-400 за порт). В то же время, необходимости в такой скорости на сегодня все равно нет, и при недостатке средств вполне можно обойтись 100-мегабитными линиями (особенно если использовать QoS). Хотя пользователей все же было бы желательно ограничить 10-ю мегабитами.

По мере роста сети оборудование можно последовательно менять на гигабитное, благо при существующих темпах падения цен дешевле выкинуть два "временных" устройства, чем сразу поставить одно "постоянное". Главное - при этом не потребуется менять кабельную инфраструктуру, только порты активного оборудования.

К сожалению, администрации рассмотренной сети очень хочется дать пользователю порт 100Мб (что в техническом плане не актуально и даже вредно), и не считать внутрисетевой трафик (зря, зря ;-)). Но, тем не менее, исходя из рассмотренных соображений, можно нарисовать схему опорной сети "в железе".


В центре стоит мощный коммутатор 3-го уровня, который терминирует виланы (при необходимости), устанавливает приоритеты, фильтрует трафик. Лучше всего на этом месте смотрелся бы Catalyst 4506 (и гигабитные линии до узлов), но увы - он не по бюджету.

На узлах желательно поставить простые коммутаторы с поддержкой L4. Они могут "раскрасить" проходящий трафик, и с запасом проработают на этом месте несколько лет, пока не подешевеет c3750 (или аналог). Впрочем, на большинстве направлений хватит и более простых устройств...

В дома пойдет любой коммутатор L2, способный контролировать пользователя на порту. Но велика вероятность, что еще как минимум несколько лет сохранится старая сеть на "мыльницах". Замена будет плавной, по мере необходимости. Слишком мало еще денег в этом секторе телекоммуникаций.

Каждый коммутатор в доме должен быть включен в узел отдельным волокном. Если на дом ставится два-три коммутатора, соответственно требуется два-три волокна. Так как линия идет по туннелю от дома к дому, придется использовать кабель минимум на 8 волокон, лучше - больше. Хотя с "резервом" не стоит слишком усердствовать. Расстояния внутри квартала небольшие, лишняя жилка будет стоить смешные $15-20. Но тут много муфт, и на каждой сварка, сплайс-пластина добавит "не лишние 10 баксов".

Вернемся опять к центральному узлу. Для подсчета внутрисетевого (межсегментного) трафика на данной схеме потребуется заменить только маршрутизатор на более мощный. А лучше сразу поставить что-то типа ПК с серверными Eth-контроллерами на разных PCI-X шинах и AMD64 +FreeBSD + Netgraph + NetFlow. Или Cisco 72xx - 75xx. Указанная на схеме (и имеющаяся в реальной сети) c1751 c NetFlow все равно по-человечески работать не сможет, да и более чем пару тысяч абонентов не обсчитает.

Впрочем, вариантов активного оборудования можно предложить просто огромное количество - все равно его стоимость малозаметна на фоне работы с оптоволокном, муфтами, ящиками, подводом питания, и прочими хозвопросами.

Для желающих - все использованные файлы visio выложены тут (zip, 5 Мб), и поменять что-либо в них не сложно. Так сказать, подстроить под бюджет и фантазию.

Вариант 3. Классика.

По магистральному туннелю прокладывается кольцом кабель, на котором строится гигабитный бекбон, состоящий из 3-х узлов. К каждому из них подводятся волокна от всех домов обслуживаемого сектора (около 40-60 в 2-3 24-х волоконных кабелях).

К сожалению, топология туннелей не позволяет выводить кабеля из районов сразу на узлы. Их придется стыковать через муфты с кабелем бекбона, и уже по нему вести до нужного места. Что в свою очередь делает необходимым использование кольца из многоволоконного кабеля (порядка 48 волокон).

Кабеля более чем на 24 жилы делаются как правило на заказ - и стоят значительно дороже (добавить волокно в кабель менее 24 жил стоит $80, более - уже $180). Да и муфты потребуются дорогие, вероятно фирменные обслуживаемые типа 3M, Raychmam.

Однако надежность такой сети будет (вероятно) выше, а эксплуатационные затраты ниже (так как меньше узлов, нуждающихся в серьезном внимании). Поэтому, несмотря на большие стартовые расходы, сбрасывать данный вариант со счетов не стоит.

По пропускной способности данная схема аналогична предыдущей (в сумме около двух гигабит), однако увеличить скорость в перспективе будет сложнее - 10G не собирается быстро дешеветь. Зато модифицировать 3 узла намного легче, чем 20. Так что назвать вариант, оптимальный в будущем, затруднительно.

Оборудование в данном случае можно расположить следующим образом:

Структура проще, и в общем очевидна. Разве что нужно отметить использование модульных коммутаторов, которые позволяют компактно и просто разместить в ограниченном пространстве много десятков оптических портов. Конвертерные шасси займут значительно больше места при меньшей надежности.

Какой вариант выбрать? Сказать сложно - мне симпатичнее второй (Лепестки). Но уверен, данный материал вызовет интересное обсуждение на форуме, в ходе которого будут найдены слабые места рассмотренных решений, и надеюсь, предложены значительно более красивые варианты построения сетей.

Для начала, можно обратиться к карте. К сожалению, разрешение низкое, но общее впечатление по ней составить все же можно.

Карта района.
Карта района.

Синим цветом показана магистраль, оранжевым – междомовая (внутриквартальная) разводка второго сектора (одного из наиболее сложных в топологическом плане). Так как имеется масштаб, можно определить длину магистрали. Начиная от верхнего левого узла, против часовой стрелки, она составит (в метрах) 1700+1500+900+250+800+1250=6400. Дополнительно нужно учесть ввод магистрали в центр, и небольшой запас – хотя бы метров 300.

Кроме этого, нужно подсчитать внутриквартальную разводку. Топологически она намного сложнее магистральной, и будет подробно рассмотрена ниже. На данном этапе целесообразно принять средние цифры. Подвод к узлу от ближайшей туннельной муфты имеет смысл выполнять минимум 48-ми волоконным кабелем (40 метров, всего 840), разводку до магистрали делать 16-ти волоконником - с большими запасами на врезку муфт под ответвления (в среднем 150 метров до каждого узла, всего 3150).

Приблизительная стоимость кабеля известна - конструктив 400 долларов, волокно - 45 долларов. Т.е. стоимость 48-жильного кабеля составит 2560 долларов за километр, 16-жильного 1120, 8-жильного 760, 4-жильного 580. Более широкий сортамент использоваться можно, но нежелательно из-за сложностей с логистикой и транспортом. Вариант с единовременной закупкой полного объема кабеля на весь проект приходится исключить из-за недостаточного финансирования. Муфты на магистраль лучше так же взять с запасом, как по количеству вводов, так и по величине. Так проще переделывать, а новые задачи появляются неожиданно и неизбежно. Например, придется соединить два серьезных офиса, причем обязательно физическим волокном под их любимые-незаменимые УПАТС.

Кроссы желательно использовать 19-ти дюймовые, несмотря на их высокую стоимость. Все-таки на магистральных узлах экономить - не лучшее решение. Работы, согласования, подвод питания, бесперебойники, патчкорды, гвозди, стяжки, болты и прочие совершенно необходимые монтажные мелочи в черновой прикидке проще не учитывать – надо и проектировщикам работу оставить. Тем более рассматривается модернизация, а это значит что основные бумаготворческие сложности первых этапов строительства уже позади.

Понятно, что стоимость от количества волокон в магистрали зависит слабо даже без учета полной внутриквартальной разводки. Поэтому лучше при малейшей возможности использовать на этом этапе работ 24-32-х волоконный кабель.

Осталось привести эскиз того, что должно получиться в идеальном случае. Понятно, что на реальность похоже будет все равно мало. Но по крайней мере, будет понятнее к чему надо стремиться в отдаленном светлом будущем. И сколько на это все придется выложить бумажек с изображением мертвых президентов.

Схема узла квартала (группы домов).
Схема узла квартала (группы домов)

Перейдем к внутриквартальной разводке. Для примера, рассмотрим "сектор 2". Подробное изучение схемы (см. оранжевые линии на спутниковой фотографии) показывает, что сложность прокладки в первоначальном проекте была "несколько" преуменьшена, да и домов оказалось не 20-30, а 46. Явно нужно вместо двух запланированных в прошлом обзоре узлов ставить три. Подвела излишняя схематичность ранее выбранного варианта карты.

Впрочем, на общих расчетах это практически не отразится – "двухузловых" секторов в данном микрорайоне всего два, и заложенного в магистральный кабель запаса без проблем хватит для компенсации подобных неточностей. Ну а "лишний" узел уже учтен в вышерасположенной таблице.

Единственная опасность - если узел будет установлен далеко от ввода во внутриквартальную сеть, до него будет порядка 10-12 муфт от центра сети. Для одноволоконного гигабита это может быть критично (особенно при сварке без контроля качества). Бороться сложно - разве что на крайний случай не помешает предусмотреть хотя бы минимальный запас на всех уровнях сети.

Далее, нужно постараться расположить узлы так, что бы до каждого дома можно было дотянуть волокно используя 8-ми жильный кабель (места обозначены зелеными точками). Хотя оптимально было бы вести прокладку в пять-шесть сортаментов – 24-16-12-8-4-2, доводя до дома минимум 2 волокна (например под КТВ). Для экономии можно попробовать обойтись ограниченной номенклатурой – 8, 4, 2 (что, вообще-то, совершенно не правильно с точки зрения минимального расчета на будущее).

Можно представить распределительную сеть одного из внутриквартальных узлов (левого верхнего) следующей схемой:

Схема междомовой разводки.
Схема междомовой разводки


Данный вариант предусматривает отдельные отводы от кабеля к домам, через муфту, в которой транзитные жилы свариваются "на проход". Это непривычно - на воздушках и столбах любая муфта принесет более вреда, чем пользы. Ее сложно монтировать, обслуживать, она привлекает тинейджеров и прочих вандалов... Поэтому практически все сети строятся с вводом в дом всего кабеля - "туда-обратно" на кросс.

Но тут ситуация иная - размещать и обслуживать муфту в технологическом туннеле не составляет труда. А вот второй кабель до дома - вполне заметно повысит стоимость аренды подземной инфраструктуры, а этот параметр надо учитывать на 10-20 лет вперед. Да и отводы в среднем длиннее - не воздух, углы не срежешь.

От выбранного "демонстрационного "узла уходит два 16-ти волоконных кабеля, один 8-ми, и один - 2-х. Далее до каждого дома идут отводы 2-х волоконником. Верхняя часть схемы сделана с большим "запасом" по количеству волокон, чем нижняя. Технического смысла в этом нет - если дойдут руки, то в следующем выпуске можно будет подсчитать разницу "в деньгах".

Кроме того, часть междомовой разводки использует отходящий от магистрали 16-ти волоконник. Определять длину каждого сортамента придется при помощи линейки. Получается примерно 600 метров 2-х, 500 метров 4-х, 600 метров 8-ми волоконника. В некоторых случаях, несмотря на все ухищрения, придется применять 16-ти волоконник, поэтому будем считать что его пойдет в среднем 100 метров на узел.

Кроме этого, потребуется 11 небольших муфт, и 21 домовой узел (некоторые дома считаются как два из-за их большого размера). Устройства это достаточно дорогие, поэтому можно постараться сэкономить - например на коротких участках пускать рядом два кабеля (или вообще маскировать их под одной внешней изоляцией). Но это уже очень сильно зависит от реальных условий и выходит пределы формальной постановки задачи.

Надо учитывать, что "сектор 2" один из самых больших, среднее количество домов на узел по району меньше, около 14, муфт - 8.

Если расстояния не велики, а монтажная бригада вооружена сварочным автоматом (многие Ethernet-провайдеры их имеют не один, а несколько – на каждую бригаду), не вижу никакого смысла использовать на маловолоконном кабеле кроссы с переходными соединителями. Проще из специальных кроссов вывести напрямую патчкорды, и включить в них "домовое" активное оборудование.

Или даже более того - применить кабель с волокнами в плотном буфере, и оконцовывать его прямо на узле без кросса вообще (наклейкой разъемов). Это даст экономию порядка $20 на дом, или около 2% от всего проекта. Что, в общем-то, не мало.

Общая стоимость на весь микрорайон – около $180k. Вместе с магистралями и дополнительными расходами выйдет минимум в $250k. По телекоммуникационным меркам – весьма скромно… Хотя для небольшого провайдера более чем внушительно.

Заодно подтвердилась давно путешествующая по форумам цифра - $1000 на дом. Поэтому на нее вполне можно опираться в черновых оценочных расчетах.

Глава 4 : Прокладки "воздушек"

Война план покажет

Довольно часто задается вопрос - "как кабеля подвешиваются между домами"? Ответ прост - любую работу делают люди. И в строительстве "воздушек" (подвесных кабельных линий) то же нет никаких особых сложностях, все будет понятно из примеров.

Поэтому материал, изложенный ниже, является скорее списком практических работ, а не законченным руководством. Тем не менее, некоторые попытки обобщения опыта прокладок все же сделаны - вам судить о успехе этого начинания.

Нужно сказать заранее, что не все способы одобрит инспектор по технике безопасности, и прочие официальные органы. Однако, похожим способом в России уже несколько десятилетий монтируются сети кабельного телевидения, радиофикации, и Ethernet не будет исключением. Слишком далеки правила от реальности.

Однако, это не значит, что нормы не надо знать, совсем наоборот. Поэтому вопросам согласования целиком посвящена одна из следующих глав. Кратко - прокладка подвесных кабельных линий - это строительство. На него требуется сначала получить согласование места (скажем, в районной администрации, управе, ДЕЗе, РЕМПе). Затем заказать проект. Потом можно строить (формально должна выполнять лицензированная организация). Если сеть коммерческого назначения - то предстоит сдача с участием УГНСИ (по приказу № 113).

Но в данной части перейдем сразу к примерам.

И последнее, главное. Работать на крыше можно только застрахованным (привязанным). По крайней мере, если крыша не плоская, и не окружена высоким капитальным бордюром (хотя некоторые специалисты рекомендуют страховаться и в этом случае, что бы не расслабляться). Страховочная система стоит от 300 рублей, монтажный пояс можно найти даже бесплатно. Конечно, это несколько неудобно, но быстро привыкаешь. Жизнь - в любом случае дороже.

Протяжка кабеля через несколько домов

Описанная протяжка была сделана весной 1999 года. Линия нормально работает без ремонтов до сих пор, т.е. уже более 4-х лет. В то уже несколько далекое время сети были не столь популярны, как сейчас, и приходилось бороться за всех, даже весьма отдаленных пользователей.

После осмотра предстоящей трассы прокладки (чуть менее 500-от метров) выяснилась следующая картина (конец трассы на первой фотографии виден плохо, поэтому приходится показывать вид с обеих сторон):

Вид трассы, по которой нужно проложить линию
Вид трассы, по которой нужно проложить линию
Рис. 1.1. Вид трассы, по которой нужно проложить линию (с обоих сторон).

На трассе 5 домов. В №1 (красной 14-этажке) уже был поставлен хаб, и подключено несколько пользователей. №2 (длинная, около 200 метров, 9-этажка). Несмотря на активную рекламу, желающих подключиться в ней не нашлось. №3 и №4 (5-этажные "хрущевки"). В доме №5 (5-этажная брежневка) нужно было подключить заказчика.

Работу предстояло выполнить силами 2-х человек.

Из материалов и оборудования присутствовала бухта кабеля П-296 и 100 метровая веревка. Надо отметить, что это была первая прокладка с использованием П-296, и никто точно не знал, как он себя поведет в реальных условиях.

За день до начала работ был найден в лифтовой ключ от дома №2, проверен на совпадение c замком реальной двери. Дом №1 был уже освоен и не вызывал особых трудностей. Выход на хрущевки и брежневку был свободен, если не считать железных и вечно закрытых подъездных дверей. На этом подготовка "плацдарма" была закончена.

С утра раскачивались как обычно долго. Сначала текучка, потом взяли ключи, пока собрались... Работа началась после обеда, часов в 13.

Напарник поднялся на крышу дома №2, спустил вниз веревку, к которой мной был привязан конец кабеля. Далее пришлось долго катать по двору железную бухту П-296 для разматывания кабеля (полезные приспособления для этой операции и многих других ниже по тексту). По мере этого процесса напарник поднимал его на крышу.

Стена, вдоль которой поднимался кабель. Его настоящее состояние показано красной стрелкой
Рис. 1.2. Стена, вдоль которой поднимался кабель. Его настоящее состояние показано красной стрелкой.

После того, как большая часть тяжеленного кабеля была худо-бедно разложена на крыше (поднять бухту сразу не слишком хороший вариант, ее размеры и вес не позволят сделать это просто). Остаток кабеля, предназначенный для затяжки на дом №3 и далее, был подвязан к дереву "внатяг", чтобы не мешал проезду машин. При этом конец кабеля длиной около 50-ти метров оставался свободным для дальнейших манипуляций.

Стена дома, куда был поднят конец кабеля
Рис. 1.3. Стена дома, куда был поднят конец, оставленный свободным на земле. Красная вертикальная стрелка показывает место, где была спущена вревка с крыши.

Далее напарник поднялся на крышу дома №3, и, как обычно, спустил веревку вниз. Поднимаемый кабель сразу опускался с другой стороны двухскатной крыши на землю. При этом пришлось внимательно провести конец через растяжки крепления антенн и провода радиофикации, что бы после натяжки они не мешали линии.

Веревку даже не пришлось отвязывать от кабеля, сразу после спуска в другой стороны она была перекинута через дорогу и провода между домами №№3 и 4.

Простая улица.
Рис. 1.4. Простая улица. Провода висят низко, машины проезжают относительно редко. Деревьев почти нет.

В результате операции, кабель был сразу вытянут к подножью дома №4. Подвязывать к очередному дереву его не пришлось, т.к. напарник успел спустить веревку с очередной крыши (№4). Далее операция была повторена в комбинации №№4-5

Это совсем простой участок.
Рис. 1.5. Это совсем простой участок. Кабель, как обычно, показан красными стрелочками.

Такой небольшой пролет можно просто перекинуть, но есть риск. Веревка запутается, рука дрогнет - и груз окажется в чьем-то окне. Есть правило - не кидать на крыше веревку с грузом. Долетит просто веревка - хорошо. Не долетит - опускать на землю. Изыски а-ля Робин Гуд или Давид до добра людей без соответствующей подготовки не доводят. Что, кстати, было не раз доказано печальным опытом.

Так кабель был доведен до цели, закреплен, и работа пошла в обратную сторону. Для натяжки мы поднимались на крыши вдвоем, т.к. в одиночку натянуть и привязать кабель почти невозможно. Нельзя сказать, что это было просто, но открытий тут нет. Один человек натягивает, второй в это время закрепляет кабель на стойке.

Перед натяжкой пролета между домами №№2-3 кабель был отвязан от дерева. Далее, много хлопот причинила протяжка по крышам лифтовых 10 подьездов, с закреплением и натяжкой на каждой. Кабель тяжелый, тянуть его тяжело.

После закрепления на крыше дома №2, остаток был спущен вниз.

Относительно широкая дорога с интенсивным движением.
Рис. 1.6. Относительно широкая дорога с интенсивным движением. Но нет ни высоких проводов, ни деревьев.

Далее переход между домами №№1-2 был проведен по обычному методу. Только крыши были повыше, да машин побольше. Всего протяжка заняла часа 3-4 тяжелой работы. Это надо признать вполне удовлетворительным достижением.

В завершение, интересное дополнение. Так как кабель такого типа (П-296, описан в конце данной главы) был использован впервые, было решено провести эксперимент. Для начала, не стали отрезать конец (метров 50 из 500 метровой бухты), и подсоединили витопарный "хвостик" длиной 3 метра прямо к оконечному разъему. На стороне абонента витая пара была спущена с чердака и проведена по квартире. Всего ушло около 40 метров UТР.

К сожалению, "такого" линия не перенесла. Хотя "линки" на устройствах загорелись, и скорее всего, более приличное железо заработало бы (позже был успешно сделан линк в "полную бухту"). Но в данном случае пришлось идти и отрезать "запас". После этого все пришло в норму.

Борьба с деревьями

Можно смело сказать, что больше всего протягивать кабеля мешают не широкие дороги с большим потоком машин, а обычные деревья. Потому что встречаются в работе гораздо чаще, а преодолевать их иногда даже сложнее, чем автострады.

Самый неприятный случай - когда деревья выше крыш домов. При этом строительство линии может превратиться в акробатику, требующую не только "отработанного" броска веревки с камнем, но и навыков древолазания.

Но для начала рассмотрим пример достаточно простой протяжки, с минимальным количеством деревьев. Для выполнения работы понадобилось две веревки средней толщины длиной около 40 метров, и 3 человека.

Пояснять тут особенно нечего (лучше один раз увидеть), поэтому ограничусь самыми краткими замечаниями.

Веревка опущена с крыши первого дома
Рис. 1.19. Спуск веревки с первого дома.

Выбрано место, где спуску веревки не помешают балконы, трубы, и прочие элементы советской градостроительной архитектуры.

... И закреплена перед дальнейшей работой
Рис. 1.20. Веревка закреплена перед дальнейшей работой.

Далее, выбрано место, где на линии предполагаемой протяжки растет минимальное количество деревьев. Спущенная ранее веревка обведена между невысоких деревьев (скорее кустарников), и закреплена перед дальнейшей работой таким образом, что бы ничего не мешало ее подъему вверх.

Спуск веревки со второго дома
Рис. 1.21. Спуск веревки со второго дома.

То же самое повторяется с другой стороны протяжки. Вторая веревка спущена с крыши, и "обведена" вокруг дерева так, что бы оказаться над ним (в данном случае частично).

Связывание веревок
Рис. 1.22. Связывание веревок.

Затем веревки сводятся вместе, и связываются прочным узлом (ведь с их помощью будет перетянут кабель).

Начало подъема.
Рис. 1.23. Начало подъема.

При подъеме необходимо постараться до последнего придерживать веревку, что бы она аккуратно миновала все ветви деревьев. Бывало, что качание при резком подъеме так запутывало веревку, что приходилось начинать сначала не только работу, но и покупать новую оснастку.

Перетяжка кабеля.
Рис. 1.24. Перетяжка кабеля.

Дальше все просто - можно сказать, дело техники. К концу поднятой и слегка натянутой веревки привязывается кабель (в данном случае оптоволокно), и не торопясь перетягивается на другую сторону.

Вся работа заняла примерно 20-30 минут.

Следующая протяжка намного сложнее. Только посмотрите на эти "уральские джунгли":

Рис. 1.25. "уральские джунгли".

Протянутый кабель (показан красными стрелками) практически не виден за ветками даже зимой. Летом все выглядит вообще как сплошная зеленая стена.

Первый снимок сделан примерно с середины 200-от метровой протяжки. Второй - с места, где стоят люди (обозначено красной стрелкой). Это немного не доходя до стены 5-ти этажки, на которой крепится один конец кабеля.

Рис. 1.26. "уральские джунгли".

Сколько я не пытался найти между деревьев "окошечко" с прямой видимостью до дома, на который уходит линия, не смог.

Надо отметить, что данная протяжка делалась спешно, в условиях цейтнота. Нужно было срочно подключить дом, где жил коммунальный начальник районного масштаба, хотя бы временно, и не считаясь со сложностями. Дешевого оборудования радио-Ethernet тогда (в 1999/2000 году) не было.

Обойти - практически невозможно. С одной стороны военный госпиталь (а за ним вообще большой парк), с другой - целый комплекс зданий нескольких Екатеринбургских институтов с совершенно непонятными зонами ответственности.

В общем, при всей сложности ситуации, отступать было некуда.

Деревья средней сложности
Рис. 1.27. Деревья средней сложности.

Немного вдали виден дом (серая хрущевка), куда приходит провод (обозначен красными стрелками). Слева - недоступное здание, имеющее отношение к министерству образования.

Этот участок протяжки был относительно не сложен. Веревка была спущена с крыши, и "обведена" между ветками (насколько это было возможно в данной ситуации). Делается это следующим образом:

Один человек внизу, и один на крыше держат веревку "внатяг". Передвигаясь по земле нужно постараться обойти деревья (или наиболее мешающие ветки) одну за другой. Т.е. пройдя за дерево, отойти как можно дальше в сторону (насколько позволят соседние деревья), далее натянуть (поднять по диагонали с крыши) веревку как можно выше, и завести ее уже сверху на дерево. После этого можно "положить" веревку на верхние, тонкие ветви кроны. Затем операцию повторить со следующим деревом.

На словах процесс выглядит несложным, однако реально часто бывает, что ветви соседних деревьев переплетаются, и нужно их перебрасывать подобно проводам освещения. Так же, порой приходится преодолевать небольшие, но плотно сросшиеся деревья или кустарники.

Кстати, можно использовать разный подход к разным видам деревьев. Прочность ветвей (она всегда будет казаться слишком большой), их направления (вверх или вниз), гладкость коры - все можно учитывать для максимально эффективной работы.

В общем, в данной протяжке с большим трудом, но удалось миновать деревья, растущие близко к зданиям. Однако, в середине протяжки встретилась следующая проблема:

Деревья посередине протяжки
Рис. 1.28. Деревья посередине протяжки.

Такие деревья нельзя "обойти" с натянутой веревкой. Их кроны просто выше крыш домов, и завести сверху ничего не получится. Остается только вариант подъема с использованием перекидвания, срубания веток. Могут помочь дополнительные направляющие веревки (с помощью которых основной канат можно в некоторой степени отводить в сторону).

Однако на рисунке почти безвыходная ситуация - кабель нужно было заранее провести между двух деревьев. Т.е. небольшая ошибка в первоначальном плане, и нужно по крайней мере половину работы начинать сначала.

Так как в данном случае строилась по сути времянка, было решено положиться на уникальные свойства П-296. И расчет оправдался - через два года линия была спокойно заменена на постоянную (разумеется, проложенную по другому маршруту).

И последнее. Деревья мешают не только во время протяжки. Высокие тополя довольно чато ломаются. Небольшой шквалистый ветер, и можно наблюдать следующую картину:

Упавшее дерево
Рис. 1.29. Упавшее дерево.

Если на пути ствола или ветки встретится кабель - обрыв обеспечен. И хорошо, если не пострадают конструкции, где кабель был закреплен.

Это нужно учитывать, и по возможности избегать улиц, засаженных старыми тополями.


Глава 5 : Протяжка кабеля через оживленную улицу

Подготовка

После описания относительно простой протяжки можно перейти к более сложным случаям. Например, к преодолению оживленной дороги с проводами освещения и троллейбусными линиями.

Вот панорама улицы, через которую надо протянуть кабель.

Нужно специально отметить следующее. По правилам, подобные работы надо делать силами профессиональной бригады, с участием ГАИ, перекрывать дорогу, останавливать движение, и т.п. Однако на практике ни разу не удалось быть свидетелем подобных действий (в том числе работников радиофикации или кабельного телевидения).

Стоимость полностью "правильных" работ можно представить. Сумма будет немалой, а количество согласований еще большим. Поэтому фактически, остается прокладывать кабеля на свой страх и риск.

И речь может идти только о минимизации этого риска.

Страшноватый вид. Но тянуть надо.
Рис. 1.7. Страшноватый вид. Но тянуть надо.

Инструмент.

  • Потребуется мягкая веревка средней толщины, примерно 4 миллиметра в диаметре. Нитку использовать не желательно, она путается, и кидать ее неудобно. Так же неудобен жесткий синтетический канат.
  • Веревка толстая 8-10 мм, не менее 100 метров. Она потребуется для перетяжки кабеля. Можно обойтись без нее, но стоимость обрыва в данном случае может оказаться непомерно большой.
  • Груз весом около 700-800 грамм, который можно хорошо привязать к концу веревки. Хорошо подходит толстостенная трубка длиной сантиметров 10 (лучше, если на нее одет резиновый шланг).
    Однако, идеальный вариант - специальный мешочек с песком, или мелкой дробью. На крайний случай подойдет камень, но лучше позаботиться заранее.
  • Очень желательны рации, они значительно удобнее сотовых телефонов (связь мгновенна, это может быть важно в подобных работах).

Люди.
Потребуется не менее четырех человек, лучше пять. Расстановка сил будет показана на схеме далее по тексту. Обязательно один работников должен уметь хорошо перекидывать веревку через провода. Если опыта нет, стоит потренироваться заранее. Оживленная улица не место для экспериментов.

Вообще говоря, известно много способов "перекидывания" веревки. Промышленная рогатка, арбалет, спиннинг, даже теннисный мячик. Если в бригаде есть большие специалисты в подобном спорте, можно считать повезло.

В противном случае применение технологических новинок может принести больше неприятностей. Запутанные на трубостойках лески, выбитые окна, и тому подобные следствия ошибочных бросков вполне реальны.

На мой взгляд, самый стабильный результат дает перебрасывания веревки "с земли". Кидать веревку с грузом нужно по типу пращи, только не раскручивать, а просто "с замаха". Т.е. держать за веревку на расстоянии 20-30 см. от груза, пару раз качнуть, и кинуть. При некоторой сноровке, провода на уровне 3-4 этажа проблемой не будут.

Страшноватый вид. Но тянуть надо.
Рис. 1.8. Этот провод соответствует примерно 4-5 этажу обычного дома.

Вот, пожалуй, самый высокий провод, который мне пришлось перебрасывать (выделен красной линией). С середины крыши 3-х этажной школы, провод уходит через дорогу на крышу 12-этажки.

Но вернемся к прокладке. Посмотрим, как выглядит будущая трасса с земли.

Трасса прокладки, вид с земли.
Рис. 1.9. Трасса прокладки, вид с земли.

Можно сказать, ничего хорошего. С обеих сторон улицы "освещенка". Провода высокие, и, самое неприятное, стоят очень близко к дорогим окнам кафе и ресторана. Да еще масса припаркованых автомобилей. На проезжей части - троллейбусные провода, и мощный поток машин.

Поэтому, действовать желательно рано утром (насколько это возможно). Согласовать выходы на крыши, подготовиться.

Работа ночью без "прикрытия" - верный способ попасть в отделение милиции. Если улица днем совершенно непроходима, желательно озаботиться присутствием знакомого из какого-либо силового ведомства.

Исходная позиция перед протяжкой.
Рис. 1.10. Исходная позиция перед протяжкой.

На рисунке - исходная позиция. На нее можно выходить не торопясь, помех это никому не создаст. Но дальше нужно действовать быстро и аккуратно.

Человек сверху справа - пока статист. Сверху слева - управляет веревкой. Это совсем не синекура - в один момент нужно ослабить, в другой - натянуть, в третий - перейти вдоль крыши, что бы было удобно обойти припятствие. Двое внизу - основной "перекидающий" и помошник.

Первая задача помошника - постоянно держать веревку натянутой (не туго, но без слабины). Иначе она запутается, ее затопчут прохожие, а на проезжей части - и того хуже. Вторая - выдавать "перекидывающему" конец удобной длины, помогать укладывать веревку перед броском.

Метать груз удобно, стоя почти под проводами, в полоборота. Важно хорошо уложить веревку - кольцами на ровном месте. Витки обязательно должны идти сверху вниз, если смотреть от груза.

Остается выбрать удобное место, дождаться "окна" в потоке машин. И - перекинуть веревку. Если вам кажется, что это просто - посмотрите, как это выглядит в реальности. Провода - высоко, стекла - близко. Кругом люди и машины.

Вид на провода.
Рис. 1.11. Вид на провода.

Опастных факторов два. Во-первых, можно запутать конец на высоте. Старайтесь не вытягивать груз обратно при неудачном броске. При подъеме (быстром уменьшении плеча маятника) груз может начать раскачиваться, и веревка перекрутится несколько раз вокруг провода. Это очень неприятно. Поэтому опускайте неудачно перекинутый груз, отвязывайте его, вытягивайте веревку, привязывайте опять.

Если все же веревка запуталась - можно либо вызывать автовышку, платить, или (очень вредный совет) потихоньку покинуть место работ. Как говорится, на выбор.

Вторая опастность - недокинуть груз до провода так, что он упадет на машину (прохожего, стекло). Тут не помешает пара помошников, которые смогут "подстраховать" место падения.

[ править]

Дорога

Далее нужно перетянуть всю веревку через провода. Если на ней нет узлов, то это не сложно. Бояться напряжения не надо - "освещенка" днем отключена (в случае силовых проводов придется действовать втройне аккуратно).

После перекидывания
Рис. 1.12. После перекидывания "освещенки".

В таком положении нужно оказаться после перекидывания веревки через первую "освещенку". Черной стрелочкой обозначено движение машин, которым придется так или иначе вас обьезжать. Главное при этом не нервничать, действовать спокойно и предсказуемо.

Перекидывание троллейбусных проводов по сути ничем не отличается от предыдущей операции. Только придется действовать быстро - все происходит посередине оживленной дороги.

Очень много будет зависить от расторопности помощника - придержать, подать, подтянуть, ослабить. Даже задержать на минуту поток автомобилей (в конце концов, все люди, и можно договориться).

Перекидывание троллейбусных проводов.
Рис. 1.13. Перекидывание троллейбусных проводов.

Следующая позиция. Ничего нового, главное, что бы вы добрались до нее (от предыдущей) быстро, за 2-3 минуты. Троллейбусные токонесущие провода (как и трамвайные) сверху защищены проволокой. Поэтому, нет ничего страшного в том, что на них лежит веревка.

Помошник при этом должен держать веревку "внятяг", что бы она не мешала проезду машин.

Действуя по описанному выше алгоритму (веревку уложить кольцами, кинуть, перетянуть, уложить), попадаем в следующую ситуацию:

Вторая троллейбусная линия.
Рис. 1.14. Вторая троллейбусная линия.

Можно сказать, что дорога пройдена. Можно не торопиться, передохнуть перед последним этапом.

Все выглядит очень просто на рисунке, в реальности гораздо сложнее. Провода идут близко от дома, всего метрах в 2-2,5. Плюс к этому, козырек кафе и магазина, огромные стекла. Кидать в сторону витрин и окон нельзя. Слишком велик шанс промахнуться, и будет "не рассчитаться".

Главное не промахнуться.
Рис. 1.15. Главное не промахнуться...

Поэтому, перекидывается конец другой веревки, как показано стрелочкой, "от дома" к дороге.

Задача помошника - держать веревку максимально высоко, в натяг с крыши дома, что бы ничего не мешало проезду машин и троллейбусов, до тех пор, пока не будет перекинута через "освещенку" вторая веревка.

Вторая
Рис. 1.16. Вторая "освещенка".

Надо сказать, что в реальности описанной протяжки пришлось перекидывать именно не правильно. Как обычно, хотел как лучше, а получилось как обычно. Сделать "правильно" помешали припаркованные на обочине машины. Между ними не было достаточного для броска просвета. А отступать поздно.

Для таких клинических случаев есть прием, типа подсечки. Когда груз, привязанный к веревке, взлетает немного выше проводов, нужно его резко остановить. Например, наступить на кучку-бухту, с которой разматывается веревка. Тогда груз резко изменит направление и будет падать по крутой траектории. Что, собственно, и нужно в данном случае. Операция деликатная, и рекомендовать ее к обычному применению никак нельзя.

Дальше все просто и понятно. Веревки связываются, и вытягиваются на крыши. Придерживать их с земли надо "до последнего", что бы ничего не запуталось.

Особенно внимательно надо следить за протяжку через провода узла, желательно делать это "с волной". Резкое движение конца веревки, с целью пустить "бегущую волну", делать умеют наверно все. Тут это надо сделать в нужный момент.

Окончание протяжки.
Рис. 1.17. Окончание протяжки.

Затем все поднимаются на крышу, и помогают коллегам перетянуть кабель, закрепить его, развести по крыше.

Заодно, разумеется, порадоваться сделанной работе.

Вид сверху.
Рис. 1.18. Вид сверху.

Такой вид открывается, если еще раз взглянуть на улицу с крыши. Как говорится, глаза боятся, а руки делают.

Глава 6 : Использование существующих воздушных коммуникаций

В современном городе с трудом можно найти крышу, через которую уже не проложены линии радиофикации, кабельного телевидения, или даже телефонии. Разумеется, не всегда они по направлению совпадают со строящейся сетью Ethernet, но такое бывает очень часто. В конце концов, цели строителей этих весьма разных сетей во многом совпадают.

Можно ли использовать уже имеющиеся коммуникации? Безусловно.

Самый простой способ - разъединить имеющийся кабель, перетянуть его на одну сторону с двойной веревкой, после чего вытянуть обратно (и привести соединение в прежнее состояние). К сожалению, рекомендовать подобное (мягко говоря) нельзя.

Трогать чужое имущество - далеко не лучший вариант проведения работ. В то же время, есть два пути - часто кабельное хозяйство бывает брошенным (особенно этим грешат ранние сети кабельного телевидения), и его можно использовать практически без опасений. Второе - договориться с собственником на кратковременное рассоединение линии. Если услуга некритична - это вполне реально.

Еще одна возможность - часто монтажники при предыдущих прокладках оставляют своеобразные "закладки" на будущее. Например, таким можно смело считать кусок полевки, который проходит над сложной улицей, и не ведет к какому-либо оборудованию. После использования такой закладки очень желательно все привести в исходное состояние - взаимная вежливость на крыше просто необходима.

Но есть способ, который за счет технической сложности позволяет решить организационные вопросы. Это механизм можно назвать "веревкоходом", или, вернее, проволокоходом.

Конструкций существует множество, вот только некоторые из них:

Конструкция веревкохода.
Конструкция веревкохода.
Рис. 1.30. Конструкция веревкохода.

Подробно описывать устройство не имеет смысла. Полагаю, все хорошо видно из фотографий.

Потребительские свойства следующие: веревкоход заезжает по кабелю с углом в 40-45 град. Потом начинают пробуксовывать колеса. Когда был подвешен груз 3 килограмма - проблем не возникало, скорость движения составила 5 м/мин.

Питание - два аккумулятора от радиостанций Maxon (10.8 В, 0.8 А/ч каждая), их хватает на 1 час работы. Хочется особо отметить "автомобильную" составляющую. Действительно, это источник целой кучи серийных (и не дорогих) устройств с 12-ти вольтовым питанием. Остается только их использовать "по назначению".

Если приспособить к этому автомобильную сигнализацию, то можно получить весьма "умное" приспособление с дистанционным управлением. Которое будет способно передвигаться в обе стороны, и даже выполнять простейшие действия (например, "довезти" веревку до определенной точки, и затем отпустить конец).

Доработка не такая и большая, но достаточно одной "хитрой" протяжки, что бы все затраты окупились, что называется, с лихвой.

Ниже показан еще один "веревкоход":

Веревкоход mnetwork.ru.
Рис. 1.31. Веревкоход mnetwork.ru.

Этот образец сделан на основе двигателя стеклоочистителя (12V BOSH) от "народного" автомобиля. Используются два направляющих пластиковых ролика и один "ведущий" резиновый, плюс аккумулятор (6А 12V) от UPS.

Тянет очень хорошо, и может заезжать по проволоке, натянутой под 30-45 градусами, и завозить за собой груз в 2-3 килограмма.

И еще один вариант:

Веревкоход
Рис. 1.32. Веревкоход.

Колеса использованы от роликовых коньков, цепь от велосипеда. Двигатель опять автомобильный.

Понятно, что при наличии заметной разницы в высоте между домами (большом наклоне существующего кабеля) можно обойтись без электропривода.

Переезд улицы на ролике
Рис. 1.33. Переезд улицы на ролике.

Длина пролета, который был пройден в данном случае - около 300 метров. Простейшее устройство, всего несколько минут - и пролет пройден.

Однако, надо осознавать риск применения подобных приспособлений. Может произойти серьезная трагедия, если что-то пойдет не так, как рассчитано. Поэтому применять самоделки надо очень осмотрительно, по возможности максимально страхуясь от несчастных случаев разного рода - от отказа системы до обрыва несущего кабеля.

И главное, нельзя применять в качестве груза случайные металлические конструкции. Мешочек с песком или мелкой дробью на порядок безопаснее. В этом плане фотография демонстрирует то, как делать ни надо ни в коем случае.

А следующий материал вообще можно отнести к разряду экстремальных. К повторению его можно рекомендовать только в самых редких случаях, когда при большом наклоне несущего кабеля ролик не требуется.

Перейдем к описанию протяжки.

...Линия "предшественников" упрощала задачу - при большом перепаде высот хотелось просто опустить петлю с новым кабелем "по направляющей" П-296. Однако, попытка была неудачной. Петля из оптоволокна с несущим тросом не достигнув и половины пути остановилась и дальше не пошла. Сильный боковой ветер и малый вес оптоволокна свел на нет все усилия.

По хорошему, надо остановиться, и начать заново с лучшей технической подготовкой. Применить ролик, или более сложный самодвижущийся аппарат. Но действует обычная штурмовщина, сильна вера в "авось"... И бригада решается на опасный трюк. По другому, в общем, это назвать нельзя.

Изготовление петли
Рис. 1.34. Изготовление петли.

Если мал вес - его можно легко добавить. Причем, не стесняясь, тяжелым подшипником. А внизу, надо заметить, оживленная улица. Люди ходят толпами, машины ездят...

В общем, примотали, не жалея стальной проволоки. Если рухнет, то только вместе с опорным П-296, никак не иначе. Перетереться ничего не может - петля с 5-ти миллиметровым тросом выдержит многое. П-296 то же не гнилая нитка.

Переезд улицы на скольжении петли
Рис. 1.35. Переезд улицы на скольжении петли.

Груз отпущен вниз, и быстро удаляется по направлению к соседней крыше.

Кабель перекинут
Рис. 1.36. Кабель перекинут.

...И вполне благополучно приходит в руки ожидающих монтажников. Вернее, почти приходит. Скольжение было настолько плохое, что пришлось немного потрясти опорный П-296 на последних метрах дистанции - петля застряла не доходя 8-10 метров.

Впрочем, несколько рывков, и груз достигает цели. Кабель закрепляется, работа завершена...

Повторюсь, что несмотря на вполне невинное окончание операции, повторять ее крайне не рекомендуется. Вера в "авось" может и культурная традиция России, но и о технике безопасности надо подумать. :-)

Глава 7 : Протяжки кабеля по столбам освещения и стенам домов

Когда говорят о прокладке оптоволокна, всплывает традиционная картина - открытые люки, кабель, уходящий под землю, бригада работников ГТС в спецовках и кирзовых сапогах... Проволока на два квартала, и грузовичок-техничка.

Для, тех, кто сталкивался с домашними сетями - это крыши, проволока, веревки. Перекидывание через провода, деревья, крепление за мрачные качающиеся конструкции...

Но есть третий путь. Что делать, когда на трассе кабеля нет домов (и соответственно крыш)? Либо они недоступны или даже неудобны? В этом случае возможна прокладка по столбам освещения (элестроснабжения, трамвайно-троллейбусным опорам) или по стенам домов. Так как они часто дополняют друг-друга (ввод в здание со столба обычно идет по стене), то данные методы объединены под общим заголовком.

Более того. Прокладка по столбам освещения очень удобна для строительства магистралей. Как правило, ее проще легализовать, так как приходится договариваться с меньшим количеством инстанций (обычно достаточно согласия собственника столбов и управления архитектуры).

Еще одно несомненное достоинство - хорошая защита от вандалов. Если провод размещен на столбе, или на стене, до него значительно сложнее добраться, чем до крыши. Или, по крайней мере, злоумышленник значительно более заметен в процессе своего "дела".

Но есть и отрицательные стороны. Во-первых, прокладка требует разрешений, проекта, что стоит немалых денег. Во-вторых, работа эта более дорогостоящая, трудоемкая, требует специальных навыков и оснастки (лестниц, автовышки). В-третьих (это касается в основном столбов), более чем вероятна арендная плата за использование имущества.

Разумеется, не исключена плата и за прокладку кабелей по крышам. Но в Российских реалиях она обычно меньше, или вообще отсутствует.

Но, тем не менее, использование столбов и стен - мощный и эффективный инструмент Ethernet-провайдера. О нем надо знать, и по возможности использовать. Например, в Екатеринбурге так проложено несколько десятков (если не сотен) километров провайдерских магистралей. Хорошая альтернатива грабительским расценкам прокладок по канализации Электросвязи.

Кстати, рассматриваемый способ в мире не нов:

Коммуникации в Японии
Рис. 1.37. Коммуникации в Японии. В Японии такие коммуникации используют не от хорошей жизни - в условиях частых землетрясений прокладывать трассы под землей почти невозможно. Ниже приведены несколько примеров, которые иллюстрируют данный метод применительно к Российскому Ethernet-провайдингу.
Классический подвес на столбе освещения
Рис. 1.38. Классический подвес на столбе освещения.

Тут подвешен не один, а сразу три кабеля (бывает и больше). Проблем с такими линиями не много, были бы в порядке столбы. Использовано оптоволокно с внешним несущим тросом (восьмеркой), его можно крепить к самым недорогим подвесным системам.

Прокладки начинаются c установки крепежа на столбы. Обычно это делается с самой простой раздвижной лестницы, только в исключительных случаях применяется автовышка. Так проходится вся трасса, заодно определяется план работ и сложные участки.

Затем по тому же самому сценарию подвешивается кабель. Сначала (в черновую) это делается без натяга, столб за столбом проходится монтажниками с кабелем. Часто его для удобства сматывают восьмеркой, так и переносят по всей трассе (и даже оставляют бухту на ночь привязанным повыше на столбе).

Но возможна и работа "с барабана". Технически последний способ сложнее, но считается, что при этом риск повреждения кабеля минимален. Впрочем на практике, вдали от инструкций и начальников, разница отсутствует - кабель перед крепежом все равно разматывается по земле, так как тяжелая тележка с барабаном неповоротлива и неудобна.

Сложные места (деревья, оживленные улицы) преодолеваются с автовышкой. Ведь перебросить кабель тут мало - нужно его еще правильно закрепить на большой высоте.

Вторая часть - натяжение. Проводится оно от середины линии к краям. Так же последовательно, столб за столбом трасса приводится в надлежащий вид. Однако, автовышку второй раз стараются не вызывать, и часто в результате процесса можно видеть следующие "артефакты":

Остатки кабеля после натяжения
Рис. 1.39. Остатки кабеля после натяжения.

Внешне хорошего в такой картине мало, однако разварка в муфту стоит дорого, снижает надежность, и по сути не добавляет изящества линии. В то же время, такой "остаток" можно использовать в будущем для ремонта или разветвления. Так и висит бухточка кабеля до лучших времен.

Всем хороша магистраль по столбам. Однако, при таком способе прокладки самым непростым делом становится ввод кабеля в точку назначения. Сложно попасть в здание удаленное более чем несколько десятков метров от линии столбов. Порой приходится проложить кабель по нескольким домам, что бы наконец попасть в нужный.

Тут даже не надо придумывать ничего особенного - достаточно копировать опыт более "старших" коллег. К сожалению, в настоящий момент провайдеры используют прокладку по стене очень редко. Вернее сказать - незаслуженно редко.

Остается добавить иллюстрацию ввода кабелей в здание практически на уровне земли.

Спуск кабеля по стене
Рис. 1.41. Спуск кабеля по стене.

Простейший металлический желоб является достаточно надежной защитой - показанные на фотографии линии нормально работают в течении более чем десяти лет.

Почему такие (внешне более чем удобные) способы прокладки редко используются в домашних сетях? Ответ лежит в предыстории - многие современные Ethernet-провайдеры "выросли" из полулегальных любительских структур, им просто непривычно прокладывать кабеля легально.

Второй довод - сроки. Согласования проектов проводятся не быстро, порой на это могут уйти месяцы. Для такой быстрорастущей отрасли как провайдинг это слишком долго. Клиент обычно столько не ждет, уходит к конкуренту. А работать "на опережение" для небольших фирм слишком дорого и сложно.

Но девиз - "повыше на крышу подальше от надзора" не будет являться выигрышной стратегией долго. Легализация неизбежна - и с ней придет опыт использования как стен, так и столбов освещения. 

Глава 8 : Крепление и подвес кабеля

Общие вопросы

История подвешивания кабеля в воздухе насчитывает уже несколько веков. За это время было выработано великое множество приспособлений и технологий. Если посетить специализированную фирму, то можно увидеть каталоги, содержащие сотни позиций разнообразного крепежа...

Но стоимость специализированного оборудования весьма велика, тратить несколько десятков долларов на точку большинству домашних сетей не по карману. Поэтому, в нижеследующем материале будут рассмотрены способы сделать надежную линию без больших затрат.

Начать протяжку нужно с выбора точки крепления кабеля на крыше дома. Хороших мест не так и много. А законных, к сожалению, того меньше. Строго говоря, крепить можно только в место, согласованное с владельцем дома или эксплуатирующей организацией. Либо к трубостойке (анкеру), специально предназначенной для крепления воздушных линий по проекту.

Таким образом, первая возможность - это стойки радиофикации и телевизионные антенны. Крепить к ним просто и удобно - единственная проблема - могут возникнуть вопросы от собственников стоек. При их урегулировании кабельная инфраструктура буквально обретает "землю под ногами". Поэтому данный способ безусловно наиболее предпочтительный.

Что делать, если трубостоек нет, или их владельцы категорически против? Если идти полностью законным путем остается один выход - согласовывать место крепления, возможно ставить свою трубостойку. Это реально, но не дешево.

Если исходить из здравого смысла, требование к точке крепление простое - в случае форс-мажорных обстоятельств кабельная линия должна разрушиться заведомо раньше, чем точка крепления. Поэтому ни в коем случае нельзя использовать для крепежа ограждения крыш (это опаснейший вариант), и прочие недостаточно прочные элементы.

Хорошо подойдут арматурные крюки капитальных стен, перекрытий, стропила деревянных крыш, и т.п. При их отсутствии можно, например, установить анкер в стену.

Следующее, на что нужно обратить внимание в точке крепежа - долговечность узла. Проволока, трос, стяжки - все используемые материалы не должны иметь люфта, ведущего к постепенному перетиранию элементов. Так же нельзя использовать материалы "на излом", или другим способом ведущим к преждевременному разрушению.

Но перейдем непосредственно к подвесу - эта тема проще в организационном плане (согласования не требуются), но зато значительно более сложна в техническом.

[ править]

Выбор проволоки (троса)

Выбор допустимого натяжения как кабеля, так и троса (проволоки) можно рассчитать по специальной формуле:
Т=PL/8F.
Где Р - вес кабеля в кг/метр, Т - натяжение кабеля в кг, L - длинна пролета в метрах, F - стрела провиса в метрах. На самом деле вместо кг используют N (Ньютоны). Р - N/m, T - N
Далее, взяв значение допустимого напряжения для проволоки, можно получить ее минимальный диаметр.

Однако на практике расчетами никто себя не утруждает. Тем более, допустимые величины получаются очень небольшими. Так, по одной из моих прикидок получилось, что для двухсот метрового пролета достаточно проволоки диаметров 0,8 мм. И это с двукратным запасом прочности.

В результате была применена оцинкованная 3-х миллиметровая проволока, недорогая и удобная в работе. Полагаю, что 4-5 мм. хватит с огромным запасом на самые длинные и сложные линии. Так как стоимость проволоки невелика, экономить на ней нет смысла.

Еще одну рекомендацию можно получить из СНиП 3.05.06-85.
3.81. Диаметр и марка каната, а также расстояние между анкерными и промежуточными креплениями каната определяются в рабочих чертежах. Стрела провеса каната после подвески кабелей должна быть в пределах 1/40 — 1/60 длины пролета. Расстояния между подвесками кабелей должны быть не более 800 - 1000 мм.

То есть при протяжке в 200 метров нормальная величина стрелы провеса (отклонение вниз от идеальной прямой) должен составлять порядка 5-ти метров (а это целых 2 этажа). Из этого можно вывести два важных вывода.
Во-первых, если линия проходит над какими-либо инженерными коммуникациями, нельзя рассчитывать, что кабель пройдет по прямой линии между точками.
Во вторых, не надо и пытаться натянуть трос "как струну". Пользы это не принесет, только лишняя нагрузка на материалы. Поэтому нет смысла массово применять тали и лебедки - подавляющее большинство линий можно натянуть силами 2-3 человек.

[ править]

Соединение проволоки

Принцип строительства линии понятен из названия. Кабель любого типа по всей длине крепится к несущей проволоке (тросу), которая берет на себя все механические нагрузки.

И первый же вопрос - что использовать, проволоку или трос? Очевидно, что последнее лучше - трос пластичней и прочнее при том же диаметре. Но при этом заметно дороже, и более подвержен коррозии. С другой стороны, кабель все же не лифт - нагрузка намного меньше, да и ущерб при падении не так велик. Поэтому, трос (желательно в пластиковой изоляции или с гальваническим покрытием) обычно используется только в самых сложных, исключительных случаях. В остальных достаточно проволоки.

Работа с проволокой немного сложнее, чем кажется на первый взгляд. Самое сложно - разматывать ее так, что бы не допустить образование "барашков".

образование
Рис. 1.42. Образование "барашков".

Особенно часто они возникают если проволока разматывается не со специального вращающегося держателя, а через край, виток за витком. Только чуть-чуть расслабиться, недоглядеть - проволока перекрутится, и в линию уйдет маленький и незаметный "барашек". При всей внешней безобидности это почти 100% разрыв. Последствия которого могут быть весьма тяжелыми.

Самое неприятное, проволока может сломаться не сразу. Иногда через час, иногда через неделю. А иногда и через год. Самый тяжелый случай был у нас при протяжке 350 метрового пролета тяжелой бронированной оптикой.

Проволока была 4-х миллиметровая, вполне достойного качества. Но - через несколько недель переломилась. Кабель оказался прочным, выбрал слабину и провис над ремонтной базой. Раскачиваясь на ветру, сломал антенну на одном из строений... Обозленное руководство базы дало команду крановщику порвать кабель.

История дальше была длинная, но закончилась тривиально. Муфта, сварка, и повторно сделанная работа. Все за свой счет. А виноват был всего-то "барашек" на проволоке.


Второй навык, который совершенно необходим для работы с проволокой - это умение ее соединять. На практике данный процесс не слишком прост - вязать сталь как веревку нельзя. Усталость материала рано или поздно сделает свое кристаллическое дело. Поэтому разработано несколько способов, один из которых описан ниже:

Начало сращивания проволоки
Рис. 1.43. Начало сращивания проволоки.

Концы проволоки берутся немного "накрест" навстречу друг-другу с приличным запасом (около 60-70 см). Затем один конец обвивается вокруг другой проволоки примерно на 1/3-1/4 оставленного "запаса".

Затем то же самое проделывается со вторым концом. Следующим действием концы проволоки загибаются и навиваются в обратном направлении уже навстречу друг другу.

Навивка в обратную сторону
Рис. 1.44. Навивка в обратную сторону.

Чем плотнее навита проволока, тем лучше.

Скрутка перед закреплением концов
Рис. 1.45. Скрутка перед закреплением концов.

Далее нужно закрепить оставшиеся концы проволоки.

Можно завести оставшийся конец "под петлю", как показано слева. Но на мой взгляд, красивее смотрится плотная намотка на проволоку, как видно справа. Можно и сочетать оба метода - хуже от этого не будет.

Последним действием будет "обкуска" оставшихся кончиков. Желательно это сделать таким образом, что бы при необходимости через получившуюся скрутку можно было относительно безболезненно "протащить" арматуру подвеса кабеля в обе стороны.

Окончательный вид
Рис. 1.46. Окончательный вид.

Вот и окончательный результат. При самом минимальном навыке, работа по соединению занимает несколько минут. Выполнить его вполне по силам одному человеку, хотя с помощником значительно удобнее.

Остается только отметить, что как ни надежна скрутка - без нее все же намного лучше. Поэтому проволоку нужно разматывать очень аккуратно.

[ править]

Способы подвеса с использованием троса (проволоки)

Способы крепежа кабеля к тросу (проволоке) можно разделить на на два типа.

Первый - соединение перед протяжкой (капроновые стяжки, проволока, жестяные или металлические скобы). В этом случае кабель растягивается рядом с тросом и прикрепляется (с небольшим запасом) через 0,6-0,8 метра кусочками проволоки или жестяными скобами. Иногда используют капроновые стяжки, но они могут разрушаться под действием ультрафиолета или морозов, поэтому применять их все же не желательно.

В стесненных условиях можно осуществлять крепеж такого типа и по мере протяжки линии. Для этого понадобится несколько дополнительных монтажников, или работа приобретет циклический характер - протяжка 5-х метров - остановка для крепления - и т.д.

После протяжки кабель жестко прикреплен к проволоке, и может смещаться лишь незначительно, в пределах одной-двух точек крепления. Это позволит немного выправить неравномерность крепежа, но не более того. Как монтаж, так и демонтаж проволоки придется проводить только вместе с кабелем.

Минусы данного способа очевидны - с кабелем линию сложнее натягивать, его нельзя оперативно заменить без полного демонтажа, да и повреждение (особенно если это оптика) в ходе работ более вероятно. Тем не менее, данная технология весьма удобна для коротких линий с легким кабелем. Навыки требуются минимальные, и работа производится быстро.

Однако, для сложных длинных протяжек, особенно с тяжелым кабелем, рационально сначала натянуть проволоку, а затем по ней провесить кабель. Самое простое - использовать скользящие зажимы из проволоки (хотя фабричные металлические скобы более надежны).

Самодельный скользящий крепеж
Рис. 1.47. Самодельный скользящий крепеж.

Перед началом работ следует позаботиться о том, что бы после протяжки проволоки осталась еще одна веревка (иначе работу по ее перекидывании на другую крышу придется повторить). Затем кабель неторопясь, по одной петле, надевается на проволоку, и перетягивается веревкой на соседнюю крышу.

Вид линии после перетяжки кабеля
Рис. 1.48. Вид линии после перетяжки кабеля.

По завершению протяжки нужно "не в натяг" зафиксировать концы кабеля.

Следующий способ (подвес на "спирали") более прогрессивен. Он быстрее, менее трудоемок, и вместе с тем обеспечивает значительно лучшую защиту кабеля. Минус - не слишком симпатичный вид линии после протяжки.

Спираль представляет из себя плотную пружину из проволоки толщиной около 1,5-2 мм, с диаметром витков около 100 мм. Наматывают ее, как правило, на обычном токарном станке с самым минимальным набором приспособлений. Соотношение длины спирали в начальном состоянии и после растяжения задать сложно, но легко можно регулировать в процессе протяжки добавляя или убирая витки с линии.

В своей основе технология подвеса кабеля "на спираль" очень проста. Во первых, протягивается проволока (или трос). Причем сразу натягивается, и хорошо закрепляется. Особенно это удобно на больших пролетах, где вес имеет большое значение. Желательно только до этого надеть на проволоку "спираль". Но можно легко это сделать и после - последовательной навивкой.

Во вторых, внутрь "спирали" пропускается кабель, конец которого вместе с концом "спирали" привязывается к ранее протянутой веревке. Желательно оставить перед спиралью конец кабеля примерно метровой длины (или даже прикрепить к нему груз). Это нужно, что бы кабель и веревка не обмотались в процессе прокладки вокруг троса.

Все готово для протяжки кабеля - как это и отражено на первой части рисунка.

Протяжка с использованием спирали
Рис. 1.49. Протяжка с использованием спирали.

Дальнейшие действия достаточно очевидны. При помощи веревки кабель и конец спирали перетягиваются на другую стороны. При этом первоначально плотная пружина растягивается по трассе протяжки, образуя надежный канал с кабелем и проволокой (тросом) внутри.

Вид линии с крепежом
Рис. 1.50. Вид линии с крепежом "спиралью".

Если присмотреться, то видно, как извивается подвешенный кабель. Это говорит о том, что лежит он свободно, не испытывая никаких нагрузок. А что еще нужно для длительной беспроблемной работы?

Кстати, у показанной технологии есть патентованный аналог - такой способ крепежа под брендом FlexTender продвигает компания "General Corporation" (Япония).

[ править]

Крепление самонесущего кабеля

Самонесущий кабель бывает двух видов - с внешним тросом (восьмерка), и с внутренними упрочняющими элементами (наиболее распространен П-296).

С креплением кабеля-восьмерки проблем не возникает. Конец несущего троса отделяется от кабеля и закрепляется наиболее удобным способом за опору. Если линия предполагается к сдаче в ГСН - желательно использовать специальный сертифицированный крепеж. В противном случае можно использовать более простой способ.

Крепление несущего троса кабеля-восьмерки
Рис. 1.51. Крепление несущего троса кабеля-восьмерки.

Красной стрелкой показан кабель, трос которого завязан на опоре. При этом узлов нет - для фиксации использована проволока.

Значительно сложнее крепить самонесущий кабель с внутренними упрочняющими элементами. Классический пример - П-296, внутренняя металлическая оплетка которого легко выдерживает нагрузку около 100 кг.

По сути единственный цивилизованный способ - спиральные зажимы. Существуют еще клиновые зажимы, но они менее удобны и заметно дороже, поэтому распространения не получили.

Крепление при помощи спирального зажима
Рис. 1.52. Крепление при помощи спирального зажима.

Зажим представляет собой несколько сталистных проволок, соединенных вместе и скрученных в спираль. На внутреннюю поверхность нанесен абразив, препятствующий скольжению. В процессе крепежа зажим как бы наматывается на кабель, и чем больше усилие, вытягивающее его из спирали, тем плотнее сжимается зажим.

Механизм этот прост, и весьма надежен. Однако стоимость спирального зажима составляет более десяти долларов, не всегда эти средства имеются в наличии. Поэтому часто применяются решения подобные следующему:

Крепление самонесущего кабеля подручными средствами
Рис. 1.53. Крепление самонесущего кабеля подручными средствами.

В данном случае использован кусок резинового шланга для защиты изоляции, металлический пруток и сантехнические хомуты.Так же известны способы, использующие самозатягивающийся проволочный бандаж (подобно спиральному зажиму) или альпинистский инвентарь для крепления веревок.

При крайней нужде можно обернуть кабель несколько раз вокруг трубостойки, и закрепить концы проволокой. Метод не слишком красивый, но надежный и простой. Правда надо сказать, что такое обращение может выдержать только медный кабель типа П-296. С оптоволокном эксперименты проводить не рекомендуется.

Глава 9 : Отдельные полезные советы

Вообще говоря, существует огромное множество хитростей и приспособлений, которые сильно облегчают работу по монтажу и обслуживанию домашних сетей. Все их перечислить нереально - да и новые постоянно появляются - прогресс не стоит на месте.

Но имеет смысл показать хотя бы несколько простых приспособлений (которые вполне можно сделать своими руками и (или) с минимальными затратами. Не думаю, что приведенные примеры принесут пользу буквально, как инструкция к применению. Максимум - будут использованы в качестве прототипа. Однако надеюсь, что у монтажников возникнет желание облегчить свой труд, и... Появятся новые "полезные советы".

[ править]

П-296

На первый взгляд, нет особого смысла отдельно описывать работу с каждым видом кабеля. Однако, для П-296 необходимо сделать исключение по причине его замечательных потребительских качеств. Что привело к его широчайшему распространению в домашних сетях России и ближнего зарубежья.

Вообще говоря, подобрать кабель для внешних прокладок было не так просто. Коаксиальный кабель подвержен большим наводкам в грозы, и уже несколько лет не используется в крупных и средних сетях. Обычная витая пара разрушается на открытом воздух под действием холода и ультрафиолета за 2-3 года. Кроме того желательно иметь кабель прочный, дальнобойный, и самонесущий (т.е. способный висеть на небольших пролетах без троса).

Таким стал военный кабель П-296.

Вид П-296
Рис. 1.54. Вид П-296 "с торца".

Видны 4 жилы, свитые вместе, их плотная оболочка, экран, броня, и внешняя изоляция. Можно смело сказать, что этот кабель позволил так широко развиться сетям Екатеринбурга, а затем и многих других городов. И если в Москве уже с 2002 года идет активный переход магистралей на оптоволокно, то менее богатых городах П-296 будет использоваться еще очень долго.

Прочность данного кабеля позволяет (порой к сожалению) относиться небрежно к прокладкам. Линия нормально работает если кабель лежит в лужах, и по нему ходят люди, ездят машины. Или при крепеже пролетов к трубостойке обычными узлами.

Хотя П-296 достаточно тяжел (более килограмма каждые 10 метров), его можно провешивать без троса на расстояния до 100 метров. На практике даже больше - известны провесы длиной 240 метров, но это уже экстремальный и неправильный подход.

Разделанный П-296
Рис. 1.55. Разделанный П-296.

Второе (порой решающее) преимущество П-296 - дальнобойность. По правилам, более 100 метров витой пары работать не должно. Понятно, что расстояние можно увеличить, снижая активное сопротивление при сохранении или незначительном ухудшении остальных параметров среды передачи. Поэтому для П-296 практическим пределом является 500 метров на 10base-T и 180-250 метров на 100base-TX на обычном недорогом активном оборудовании.

Вот краткие технические параметры:

  • Кабель относится к группе "Кабели для местной и зоновой связи". Рассчитан на передачу ВЧ-сигнала для магистральных телефонных линий с использованием аппаратуры ИКМ-60 (т.е. уплотнитель на 60 каналов телефонной частоты).
  • Активное сопротивление петли в 500 метров - 32 Ома.
  • Диаметр жилы 0,9 - 1,2 мм.
  • Волновое сопротивление нормировано и составляет 100 Ом.
  • Выдерживает электрическое напряжение до 600 Вольт (удобно для фантомного питания).
  • Выдерживает разрывную нагрузку до 150-180 кг.

Нужно особо отметить, что "военный" П-296 имеет несколько (или несколько десятков) разновидностей, в том числе с "гражданской" маркировкой КСПП. Особенно распространен П-270, этот кабель более толстый, имеет алюминиевый экран. По своим параметрам практически не уступает П-296, но менее удобен в работе.

Вторая известная разновидность - семейство КСПП. Такой кабель имеет однопроволочные жилы, и, как правило, лишен стальной брони. Это повышает дальнобойность, но из-за отсутствия гибкости делает неудобной работу по прокладке воздушек. Зато есть модификации с гидрофобным заполнением, что незаменимо при прокладке в подземных коммуникациях.

Еще одним большим достоинством П-296 является его устойчивость к охотникам за ломом цветного металла. Бомжи и т.п. несознательные граждане срезают кабеля не для продажи - это тяжело и рискованно, да и в хозяйстве (за его отсутствием) кабель не нужен. Зато один килограмм меди стоит примерно $1 на пункте приема цветмета. Поэтому воровской алгоритм следующий: кабель срезается, кладется в костер, оставшийся грязный кусок красноватой проволоки идет к скупщикам, легальным или не очень.

Броня П-296
Рис. 1.56. Броня П-296.

И тут проблема - сжигаем П296 и получаем... Медную проволоку, спутанную со стальной. Такой винегрет на цветмет не примут. Охотники на кабелем иногда (увы не всегда и не сразу) думают, и возиться за бесплатно не любят.

Однако, при всех достоинствах, у П-296 имеется один большой недостаток - его невозможно обжимать в стандартных вилках RJ45 и на стандартных кроссах. А из-за толщины практически нельзя прокладывать в шахтах слаботочной проводки. Поэтому при работе с этим кабелем приходится делать переход на стандартную витую пару.

Перед началом сращивания кабелей необходимо определить, какие проводники используются для соединения:

Соединение П-296 и витой пары
Рис. 1.57. Соединение П-296 и витой пары.

Т.е. в П-296 используются две пары, проводники которых расположены по диагонали, напротив друг-друга. В остальном все просто - пара соединяется с парой в прямом порядке, или крест-накрест, для создания UpLink.

Для применения всех типов соединений (кроме штатной муфты, которая хороша только в поле) П-296 необходимо разделать, т.е. выделить отдельные проводники.

Как говорилось выше, П-296 имеет хорошую изоляцию и прочную стальную оплетку. Более того, центральный блок представляет собой четыре многопроволочных проводника, свитых вокруг условного общего центра. Каждый провод имеет свою изоляцию, а вместе они объединены в один монолит дополнительной полиэтиленовой заливкой. Так как полиэтилен индивидуальной и общей изоляции близки по свойствам, при изготовлении и хранении происходит их прочное соединение (сплавление). Соответственно, задача разделения проводников становится достаточно не простой.

Такие эксплуатационные достоинства превращаются в большую проблему для монтажников. Освободить жилы совсем не просто. Процесс даже у специалиста может занимать до получаса на каждое соединение.

Но много говорить не надо - проще показать разделку с применением простейшего инструмента - ножа с выдвигающимся лезвием (производство Китай) и бокорезов (Россия, но желательно использовать что-то получше).

Пошаговое руководство выглядит следующим образом:

  • Надрезаем (состругиваем) пластиковую оболочку до стали по окружности кабеля на длину около 15 мм. Оставшийся "хвостик" может быть любым, но обычно достаточно 100-150 мм. Действовать ножом можно смело, так как прорезать стальную оплетку невозможно (вред только один - нож быстро тупится).
  • Снять оболочку с конца кабеля (как правило это не сложно), затем расплести стальную броню и аккуратно "обкусить" бокорезами мешающие проволоки.
    П-296 после снятия изоляции и брони
    Рис. 1.58. П-296 после снятия изоляции и брони.
  • Что бы не изорвать (буквально) руки остатками стальной брони, нужно обернуть место разреза оболочки несколькими слоями изоляционной ленты. Защита простая и надежная. Так же не помешает скрутить экран в плотную косичку - не будет риска запутаться в нем, и привести этим в "нетоварный" вид.
  • Если присмотреться к центральному блоку, хорошо видно, как по спирали идут проводники. Поэтому можно определить место, где делать надрез - в промежутке между "красной" и "белой" жилой. Резать нужно аккуратно - соскользнувший нож может повредить окружающие предметы (в том числе руки, ноги, или другие выступающие части тела). Изолента на иллюстрации играет роль буфера.
    Надрез центрального блока П-296
    Рис. 1.59. Надрез центрального блока П-296.
    Длина надреза может быть небольшой - достаточно получить "хвостики" для захвата плоскогубцами (т.е. 10-20 мм). Надрез нужно делать с двух противоположных сторон - тогда разделить центральный блок можно будет без особого труда.
  • Далее остается только освободить проводники на большую длину. Проще всего это сделать "разрыванием" центрального блока вдоль сделанного надреза. Для этого используются плоскогубцы, и не помешает помощник (вместо последнего можно удерживать кабель в удобном положении ногами или дополнительным крепежом).
    Рис. 1.60. "Разрывание" центрального блока вдоль сделанного надреза.
    Впрочем, можно все сделать просто руками...
  • Следующим этапом нужно повторить предыдущую операцию, разделяя получившиеся пары на отдельные проводники. Это сделать уже значительно проще - плоскогубцы не понадобятся
  • Часто не удается сделать первоначальные разрезы идеально ровно. Надрезаются отдельные проволоки, оголяется изоляция. Да и после захвата плоскогубцами вид не красивый... Поэтому кончики настоятельно рекомендуется обрезать.
  • Затем снять изоляцию с проводников - и разделка закончена.
    Разделка П-296 закончена
    Рис. 1.61. Разделка П-296 закончена.
    После разделки П-296 можно делать соединение - для которого применяют следующие способы:
    • Присоединение витопарного кабеля скруткой (спайкой).
    • Разделка кабеля П-296 в розетке (в кроссе).
    • Соединение П-296 с витой парой при помощи Scotchlok (или подобных устройств). Наиболее дешевым и качественным (как ни странно) является соединение при помощи обычной скрутки. К сожалению, оно не слишком симпатично на вид, поэтому часто его не применяют из-за имиджевых соображений. Второй минус данного способа - большая трудоемкость создания качественного контакта.Не обходится и без небольших тонкостей. Если линия предназначена для работы с 100baseT, и на большой дистанции, рекомендуется стыковать витую пару с П-296 так, что бы направление повива обоих кабелей не менялось в месте соединения. Ну а про желательность минимального расплетения пар говорить, полагаю, излишне...Тем не менее, способ очень распространен - его результат можно видеть на следующей иллюстрации:
      Скрутка П-296
      Рис. 1.62. Скрутка П-296.
      Соединенные проводники желательно спаять. Хотя это не улучшит свойства соединения в части дальнобойности линии (и прочие волновые параметры), но долговечность пайки заметно увеличится, и это важнее всего остального. Для мест, удаленных от источников электричества, можно применить газовый паяльник, или просто расплавить прямо на скрутке тонкую проволоку припоя зажигалкой.Затем остается заизолировать проводники каждый в отдельности, и потом все вместе. При необходимости провести гидроизолирующие мероприятия (наиболее часто в их качестве применяется гудрон и термоусадочный кембрик). Но на несколько лет достаточно и обычной изоленты, если ее наматывать аккуратно, плотными слоями.Окончательный вид соединения может быть таким:
      Окончательный вид скрутки П-296
      Рис. 1.63. Окончательный вид скрутки П-296.
      Витая пара укладывается "петлей", и все вместе плотно заматывается изолентой. Это дает "сносный" внешний вид, защиту от кратковременного воздействия воды, пыли, и прочих агрессивных сред (включая посторонних людей).Следующей по распространенности является разделка кабеля П-296 в розетке.Похожим способом можно сделать соединение на специальном кроссе, или, например, грозозащите. Технический процесс не нуждается в пояснениях, полагаю, все понятно из фотографии.
      разделка кабеля П-296 в розетке
      Рис. 1.64. Разделка кабеля П-296 в розетке.
      Остается только добавить, что при разделке на розетке или кроссе желательно соблюдать обычные правила - минимальное расплетение пар, максимально жесткое крепление тяжелого и недостаточно гибкого П-296 (классический дефект такого соединения - механическое разрушение места крепления).И последний способ - соединение П-296 с витой парой при помощи Scotchlok (или подобных устройств).Начать надо с того, что оперативное сращивание проводов (фактически исключенное в компьютерных СКС) широко применяется в телефонии. Для этого отрасли давно существует широкий ассортимент приспособлений. Например - "плюшки" Scotchlok от компании "3М" - которые представляют собой заполненный водоотталкивающим гелем корпус с кнопкой, при нажимании которой несколько контактов опускаются на проводники, и этим замыкают их.Например Scotchlok типа U1R позволяют соединять жилы различного диаметра (от 0,5 до 1,2 мм), имеют двойной контактный элемент и корпус из прочного пластика. Расчетный срок службы полученного соединения - 40 лет.
      Зажим Scotchlok
      Рис. 1.65. Зажим Scotchlok.
      Для соединения достаточно ввести с отверстия Scotchlok проводник витой пары (изоляцию снимать не надо), и зачищенную жилу П-296 (иначе она не проходит в отверстие). Затем просто сжать "плюшку" в плоскогубцах.Соединение защищено от влаги (хотя струя воды все же постепенно размывает гель), механически прочно (мне не удалось выдернуть проводник из Scotchlok без его разрушения).
      Соединение П-296 с витой парой при помощи Scotchlok
      Рис. 1.66. Соединение П-296 с витой парой при помощи Scotchlok.
      Полученный результат хорошо виден с обратной стороны "плюшки" через прозрачный гель. Можно уверенно рассмотреть цвета пар, и надежность их крепления в двойном зажиме.В принципе, если подходить аккуратно и строго, можно шутя уложиться в норму расплетения для Cat 5 (1,2 см). Потери будут не намного больше, чем при скрутке или разделке в розетке. Если не слишком заботиться о эстетике, то можно закрыть место соединения изолентой.Завершая раздел, необходимо отметить, что описанные методы применимы не только к П-296. Ведь в Ethernet-провайдинге часто используются нестандартные кабеля - КСПП, телефонные многопарники, и много другое...



[ править]

Газовый паяльник

Газовый паяльник
Рис. 1.67. Газовый паяльник.

При монтаже кабельных систем очень часто бывает нужно спаивать кабеля различных типов. И подобный инструмент почти незаменим при проведении работ вдали от электрической розетки, на пересеченной местности подвалов, чердаков и крыш.

Составляющие:

  • Нужно купить обычную газовую горелку (стоит она всего несколько долларов), и баллон газа для заправки зажигалок.
  • Автомобильный хомут (на фото его видно, размер 16 на 23).
  • 3 велосипедных спицы, диаметр 2 мм.
  • Жало от 20-ти ваттного паяльника.
  • Гайку с резьбой чуть меньше диаметра жала

Технология изготовления следующая:
Зажать гайку в тисках и ввернуть в нее жало. Нужно чтобы жало выступало на 5-6 мм с уже нарезанной резьбой. В гайке просверлить 2-х мм отверстия, пока не пойдет медная стружка от жала. Затем ввернуть в отверстия спицы (на спицах есть резьба), и согнуть как это можно видеть на фото. Обрезать лишнее и загнать под хомут.

Разумеется, в продаже можно найти китайские газовые паяльники. Однако у них откровенно хлипкие насадки и субтильная конструкция. А показанный вариант выдержит любого монтажника (ну или почти любого). Плюс работает надежнее, и стоит дешевле.

Но спайка не единственный способ соединения медных жил. Сварка часто бывает надежнее и дешевле. Для потребуется специальный низковольтный трансформатор.

Сварочный трансформатор
Рис. 1.68. Сварочный трансформатор.

Можно использовать силовой трансформатор от старых ламповых телевизоров типа ТС-180, ТС-160, ТС-150. Полностью удаляется вторичная обмотка, первичная обмотка на ~220V остаётся. Далее вторичная обмотка наматывается проводом марки ПЭЛ, ПЭВ, ПЭЛР, ПЭВГЛ (эмальпровод) или проводом марки ПВ-1-1х2,5; ПВ-1-1х4; ПВ-3-1х2,5; ПВ-3-1х4 (в хлорвиниловой изоляции).

В качестве электрода используется грифель от элементов питания (батареек) типа АА.

Следующее приспособление может быть использовано для натяжки проволоки или троса.

Приспособление для натяжения проволоки или троса
Приспособление для натяжения проволоки или троса
Рис. 1.69. Приспособление для натяжения проволоки или троса.

Принцип действия понятен из фотографии. Проволока зажимается между пластинами, затем посредством рычага натягивается талрепом или лебедкой. Преимущество зажима - его можно легко крепить с любом месте проволоки, легко передвигать... И все это не повреждая проволоки.

Следующая часто встречающаяся проблема в домашних сетях - подвод электропитания к активному оборудованию. Действительно, далеко не всегда можно найти рядом с узлом розетку 220V. До нее могут быть десятки и даже сотни метров.

Если проводка выполняется стандартной четырехпарной витой парой, можно использовать стандартную схему, где питание подводится по неиспользуемым в Ethernet парам (Power over Ethernet, PoE).

Подвод питания по неиспользуемым в Ethernet парам
Рис. 1.70. Подвод питания по неиспользуемым в Ethernet парам.

Способ прост, недорог. Единственное, что ограничивает его применение - это дальность, вернее падение напряжения в проводниках. Предположим, что сопротивление 100-метровой линии составляет 30 Ом, а потребляемый активным оборудованием ток 1А по 12 Вольтам. Тогда падение напряжения в проводнике составит 30 Вольт, и для питания устройства придется подавать в линию 42 Вольта.

В теории, проблему можно решить подняв напряжение при передаче, и понижая его перед потребителем электричества. Но изоляция витой пары не расcчитана на высокое напряжение, и данный метод нельзя рекомендовать на практике.

[ править]

Фантомное питание

Что делать, если нет свободных пар, например при использовании П-296?

Выход есть и в этом случае - фантомное питание. По тем же проводникам, которые используются для передачи полезного сигнала, можно передавать как постоянный ток, так и переменный.

Идея использования постоянного тока понятна из следующего рисунка:

Фантомное питание постоянным током
Рис. 1.71. Фантомное питание постоянным током.

В точки +300V и -300V подается выпрямленное и сглаженное конденсатором напряжение, а с точек 1, 2 его можно снять и подать в блок питания. Но и тут есть ограничения:

  • Напряжение 300 Вольт можно использовать только на П296, КСПП, и аналогичных, на это рассчитанных. Для обычной витой пары использовать более 50-60 Вольт крайне опасно.
  • Защита по току обязательна, хотя бы в виде плавких предохранителей.
  • Первичную и вторичную обмотку надо мотать отдельно. Первичную на одной половинке кольца, а вторичную на второй, так, что бы между ними был воздушный промежуток.
  • На кабелях (которые под напряжением) надо рисовать "Череп с костями" или "Не влезай, убьет".
  • Обмотки с отводом от середины надо мотать двойным проводом, а потом соответственно соединять концы - так как они должны быть строго симметричны. В противном случае возможно насыщение сердечника.

Фантомное питание переменным током несколько сложнее, и его описание выходит далеко на рамки данной книги. Но такие устройства существуют:

Фантомное питание переменным током
Рис. 1.72. Фантомное питание переменным током.

На фото - система фантомного питания узла (на два порта). Мощность до 3 киловатт, напряжение - 220 Вольт переменного тока. Встроена защита сигнальной линии (Ethernet) и защита силовой части. Проверенная дальность работы под нагрузкой - 200 метров на скорости 100 Мб.

В заключение несколько приспособлений для работы с П-296.

Так как катушки весьма тяжелые, для их размотки можно использовать следующую несложную конструкцию:

Приспособление для размотки П-296/П-270
Рис. 1.73. Приспособление для размотки П-296/П-270.

Конструкция состоит из двух стоек, и перекладины-оси. Просто, удобно, и легко транспортируется. Стойки вбиваются в землю ногами или чем-то тяжелым, дальнейшее понятно из фотографии.

Кстати, если приходится разматывать П-296 на ровной поверхности, можно применить спортивный "диск здоровья". Катушка кабеля кладется боком на диск - и после этого легко вращается.

Приспособление для перевозки и размотки П-296/П-270
Рис. 1.74. Приспособление для перевозки и размотки П-296/П-270.

А на такой тележке кабель можно не только разматывать, но и перевозить на небольшие расстояния.

Глава 10 : Требования муниципалитетов

Прокладка коммуникаций Ethernet-провайдеров не осуществляется в физическом вакууме. Ее приходится проводить по жилым или административным домам, столбам освещения, подземная канализациям, и многим другим объектом, принадлежащим по большей части муниципальным предприятиям, организациям или образованиям.

Законодательство в этой сфере неполно, запутано или просто отсутствует. Поэтому и взаимоотношения провайдеров и муниципалитетов носят подчас весьма странный и экзотический характер. Однако не все так безнадежно, как кажется на первый взгляд. В данном вопросе самым интересным является то, что по "Закону о Связи" балансодержатель или собственник жилья очень сильно ограничен в своих требованиях к операторам связи.

Для примера рассмотрим ДЕЗ (дирекцию единого заказчика). Он не является собственником помещений, что следует даже из ее названия. ДЕЗ, действуя на основании лицензии Госстроя РФ на исполнение функций заказчика, принимает на себя обязательства заключения договоров с эксплуатационными предприятиями (РЭУ и т.п.).

При этом он должен (по крайней мере формально) действовать в интересах собственника жилья. Которым как правило является сам муниципалитет, либо заводы/предприятия, либо жилье находится в коллективной собственности жильцов.

Нужно понимать, что согласование строительства с собственником обязательно всегда, что по новому закону, по старому. Это, в общем, требование СНиП 11.01.95, да вполне нормальная цивилизованная практика. Но с ДЕЗом нужно это делать только в том случае, если договор собственника с ДЕЗом предусматривает передачу последнему соответствующих полномочий (а обычно это так и есть).

Важно понимать, что для согласования строительства сети проект не требуется. Согласование места строительства с заинтересованными организациями и выдача техусловий, как правило, проходят на этапе предпроектной подготовки (в соответствии со СНиП 11-01-95, к слову, уже не действующим, но применяющимся), и письмом Минстроя № БЕ-19-4/9 от 13.02.1996).

Т.е. необходимо отличать согласование возможности строительства и согласование проектов, и тем более, самих работ. После разрешения на строительство делается проект (в некоторых случаях с экспертизой), и после этого задача собственника (как правило ДЭЗа, действующего в его интересах) - отойти в сторонку, и дать возможность работать строителям.

Иначе придется признать право безвестных муниципальных чиновников вмешиваться в работу лицензированных проектных организаций и лицензированных строителей. Что, разумеется, совершенно неправильно.

Далее, только собственник (возможно ДЭЗ, если это предусмотрено) вправе требовать денег за сервитут (право ограниченного пользования чужим имуществом) для размещения оборудования связи.

Лицензия на проектирование и строительство так и называется "Государственная Лицензия на осуществление строительной деятельности>. Виды работ по ней регламентируются перечнем, являщимся неотемлимой частью лицензии. Этот перечень целиком зависит от того, что запрашивается в заявлении на лицензию. Разные пункты стоят разные деньги, и к ним для выдачи предьявляются разные требования.

Для нормальной работы по строительству объектов связи достаточно заявить:

  1. Проектирование инженерных сетей для зданий и сооружений II уровня ответственности;
  2. Технологическое проектирование вычислительных сетей (сети передачи данных и телематических служб)
  3. Выполнение специальных разделов проектов включая сметы.

Пункты 2 и 3 состоят из большого чиста подпунктов, каждый из которых имеет свою стоимость при лицензировании.

Понятно, что такая лицензия есть у редкого провайдера. Поэтому обычной практикой является заказ проектных работ сторонним организациям. Минимальную лицензию на монтаж слаботочной проводки лучше иметь свою, стоит это не дорого и ни к чему не обязывает. А вот для прокладки "воздушек" может потребоваться что-то более сложное.

Впрочем, "строгость законов компенсируется необязательностью их исполнения", и в сложной ситуации обычно можно даже задним числом найти лицензированную организацию, которая за деньги "прикроет" уже созданные линии своей лицензией.

Далее нужно представлять, что отказать в разрешении на строительство собственнику жилья и других муниципальных объектов достаточно сложно. Разумеется, это только в том случае, если оператор связи имеет необходимые документы, лицензии и сильных юристов.

По с. 23 старого "Закона о Связи" -
...Указанные лица вправе также осуществлять строительство сооружений связи на крышах зданий, столбовых опорах, мостах, в коллекторах, туннелях метрополитена и железных дорог и на других инженерных объектах, а также устанавливать и обслуживать аппаратуру связи по согласованию с собственниками, землепользователями, в том числе арендаторами, указанных земельных участков, зданий или сооружений. Собственники, землепользователи, в том числе арендаторы, вправе отказать предприятиям связи в производстве указанных работ только по основаниям, предусмотренным законами и иными правовыми актами, принимаемыми в Российской Федерации.

Нельзя сказать, что положение оператора в этом случае непробиваемо. Юристы собственника могут соглашаться со всеми требованиями, но таким образом, что выполнить соглашение будет весьма затруднительно. Либо устроить экологическую экспертизу и или общественный протест. Или просто тупо сопротивляться на уровне "что бы получить доступ в ХХХХ дайте за 2 недели заявление"...

Но совершенно очевидно, что большинству чиновников это все не нужно. Как только впереди начинает маячить перспектива серьезных разбирательств (тем более в суде) они быстро сдаются. Самое главное в этом случае все делать "правильно", на бумаге, и под подпись.

В моей практике РЭМП (аналог ДЭЗа) не смог в письменном виде выдать запрещение на строительство даже очевидно полулегальной сети. Т.е. разрешения они не давали то же (вполне логично требуя проект), но и официального запрещения сделать не решились (хотя в данном случае вероятно имели на это право).

Поэтому оператор может спокойно заключать договора с абонентами даже зная, что со "входом" в здание могут возникнуть проблемы. Только запрос в ДЭЗ нужно будет сразу писать письменный, и под подпись. Не ответить совсем чиновники не могут, поэтому отказ будет иметь мотивировку типа "уже заключенного договора с другим оператором", "решения собрания жильцов", и т.п. Законное обоснование придумать трудно.

После этого оператору нужно вчинить иск на сумму недополученной прибыли, в котором написать что-то типа "... по причине незаконного отказа, нарушающего статью 23 Закона о Связи ... понес убытки на сумму...". И письменно или лично в ДЕЗ/ЖЭК/РЕМП...

Чиновнику перспектива суда с внушительной исковой суммой и сомнительной перспективой выигрыша дела едва ли понравится. И с огромной вероятностью после этого начальник муниципального предприятия станет значительно сговорчивее. И в обмен на прекращение иска пойдет на все требуемые условия.

После этого нужно будет только постараться превратить муниципалов в друзей... На всякий случай напоминая о прекращенном иске, срок давности на который истечет только через 3 года.

Таким образом, дело Ethernet-провайдинга представляется сложным, но в общем не безнадежным.

Кстати, во многих крупных городах муниципальные организации уже формализовали требования к домашним сетям. Вот, например, перечень документов, который требуется от провайдеров в одной из префектур Москвы:

  1. Свидетельство о регистрации предприятия;
  2. Устав;
  3. Свидетельство о постановке на учет в налоговой инспекции;
  4. Свидетельство о внесении в Реестр субъектов малого предпринимательства Москвы;
  5. Лицензия Минсвязи РФ на "Предоставление услуг передачи данных";
  6. Свидетельство о регистрации по лицензии "Предоставление услуг передачи данных" в Управлении Госсвязьнадзора;
  7. Лицензия Минсвязи РФ на "Предоставление услуг телематических служб";
  8. Свидетельство о регистрации по лицензии "Предоставление услуг телематических служб" в Управлении Госсвязьнадзора;
  9. Лицензия на деятельность по строительству, включая на построение внутренних и внешних инженерных коммуникаций;
  10. Лицензия на проектирование, включая проектирование сетей;
  11. Страховой полис на проведение работ;
  12. Разрешение на эксплуатацию сооружений связи Управления государственного надзора за связью и информатизацией в Российской Федерации по г. Москве и Московской области;

В целом не простой, но "обозримый" список. Правда не знаю, можно ли заменить лицензию на проектирование и строительные работы договорами с фирмами ее имеющими. Но это было бы логично.

Только последний пункт кажется некоторым превышением полномочий - требовать разрешение на эксплуатацию сооружения связи не дело муниципалов. Это прерогатива ГСН, и более никто не должен вмешиваться в права лицензированного оператора на предоставление услуг связи.

Что же делать совсем небольшим сетям, которые не могут на законных основаниях бороться с ДЭЗами?

Вариантов не много. Главный - искать "полюбовное" соглашение, которое будет устраивать все стороны на долговременной основе. И то, никакой договор не может полностью защитить права "полузаконного" оператора... Поэтому серьезные провайдинг и нелегальная работа трудносовместимы.

И последнее. Что могут сделать муниципальные власти с оборудованием нелегальных домашних сетей? В соответствии с Кодексом об административных правонарушениях, вопросы самовольного строительства или эксплуатации сооружений связи подведомственны только Госсвязьнадзору. Поэтому любое разрушение самодельных сетей силами милиции или ДЭЗа будет незаконным. Только по поводу излучающих ВЧ устройств милиция вправе составить протокол (с изъятием предметов правонарушения).

Однако от этого не легче. Как правило, домашние сети не могут оспорить даже незаконные изъятия оборудования или даже порчу кабелей. Потому что для этого нужно признать железо "своим", и... Получить обвинение по статье 171 УК РФ (до 7 лет с конфискацией).

Так что тут воистину - ограничивая свои обязанности - проигрываешь в правах.

Глава 11 : Сотрудничество с коммунальными службами

Как было показано в предыдущем параграфе, официальный оператор связи вполне может разговаривать с муниципальными властями на равных, и вполне успешно решать задачи по строительству коммуникаций в жилых зданиях.

Однако понятно, что гораздо эффективнее дружить, а не сохранять вооруженный нейтралитет (и тем более "воевать"). Ведь на самом деле коммунальным службам то же нужна сеть передачи данных масштаба района. Вполне вероятно, что они не откажутся от сбора информации с систем учета теплоносителей, лифтовой связи, сигнализации, видеонаблюдения, и т.п.

Поэтому Ethernet-провайдеры и муниципальные (коммунальные) организации скорее стратегические союзники и партнеры, чем конкурирующие фирмы. Конечно, на практике бывает и не понимание, и коррупция, и лоббирование интересов "своего" оператора... Но известны и случаи успешного сотрудничества.

Вероятно, одним из первых можно считать проект "коммунальный компьютер", запущенный в Екатеринбурге летом 2000 года. Нельзя сказать, что он был абсолютно успешным (организационная неразбериха), да и техническое решение спустя 4 года выглядит не слишком перспективным (теперь все можно сделать значительно проще и дешевле), однако тестовый участок успешно работал, и позволил накопить весьма ценный опыт.

Надо сказать, что "коммунальные сети" далеко не новая идея. Для решения муниципальных задач разработаны как отечественные решения (например "Гранч"), так и за рубежные (например Advantech). Особенностью этих систем является работа по протоколу rs-485 (большинство зарубежных систем), или по своему особому протоколу (большинство отечественных).

Эти системы достаточно надежны, продуманы, часто сертифицированы, но... Очень дороги. Непомерно дороги для отечественного хозяйства. Для них выбор зачастую стоит не в дилемме "получше-подороже или похуже-подешевле", а проще - "подешевле или ничего". Это послужило причиной описанной ниже разработки.

Опишем систему так, как она задумывалась в момент создания.

Задачи, которые нужно было решать:

  1. Сбор телеметрии учета энерго и теплоносителей. Практически все современные датчики имеют возможность вывода данных на RS-232(485). Обычно сбор осуществляется или через установленный модем, или... Обходом домов с ноутбуком. Датчики используются, как правило, отечественного производства - коммунальщики в России несколько небогаты, а проще говоря бедные. Однако найти датчик с интерфейсом Ethernet совсем не проблема. Или использовать вполне серийный преобразователь RS-232(485) - Ethernet.
  2. Охранная, лифтовая и пожарная сигнализация. Для этого используются датчики типа "сухой контакт". В настоящее время эти задачи решаются отдельными выделенными линиями, а где их нет - не решаются никак. Между тем, сложностей с компьютерной обработкой сигналов с подобных датчиков нет, причем на одном узле не сложно обработать даже несколько сотен устройств.
  3. Лифтовая голосовая связь. Передача голосовой информации теоретически вполне решаема в ethernet сетях. Забегая немного вперед, скажу, что эта задача была успешно решена и практически.
  4. Телефонная связь между ЖЭКами (ДЕЗами, прочими службами) одного микрорайона. В 2000 году это казалось сложной и дорогой задачей, но сегодня с легкостью решается VoIP, для этого даже не нужно ничего проектировать дополнительно.
  5. Передача видео с веб-камер. Когда-то это было дорогим удовольствием, но с появлением широкополосных сетей решается легко и качественно - опять таки вполне серийным оборудованием.

Обратим особое внимание на ту часть, для решения которой пришлось разрабатывать дополнительное оборудование и программное обеспечение. Блок, устанавливаемый на жилом доме, должен стоить не более $100. Кто сталкивался с промышленными системами знает, насколько смехотворна для них такая сумма. Конечно, при таком подходе и речи не было о сертификации, красивом внешнем виде, и строгом соблюдении всех норм.

Нужна была работоспособность, надежность, возможность поэтапного апгрейда, т.е. использование распространенных комплектующих. Госсвязьнадзор коммунальщиков не волнует, сети строить они умеют и имеют на это право. Да и с другими контролирующими органами проблем особых нет.

Опишем устройство, которое получилось в реальности.

Основу системы составляет стандартное РС-совместимое оборудование. В каждом жилом доме участка (например, в машинном отделении одного из лифтов) размещается блок управляющего компьютера, представляющий собой РС-совместимый компьютер в промышленно-технологическом исполнении, оснащенный средствами цифрового и речевого ввода-вывода и дистанционного управления.

Схема установочного блока коммунального компьютера
Рис. 7.1. Схема установочного блока коммунального компьютера. .

Связь с диспетчерской службой как первого уровня, так и последующих, или другими точками, осуществляется через ethernet-сеть общего назначения.

Составляющие системы:

1. Металлический ящик.

Металлический ящик
Рис. 7.2. Металлический ящик.

Стоимость изготовления с хорошим замком и окраской порошковой эмалью составила порядка $25. Толщина металла 2,5 мм. Крышка выполнена сдвижной, такую существенно сложнее сломать. В целом конструкция весьма прочна, сломать ее без хорошей фомки/ломика затруднительно.

Дно ящика отсутствует - т.к. он все равно намертво пристреливается к стене закраинами. Вместо дна есть кронштейны для крепления монтажной панели из гетинакса (дешевле) или текстолита (дороже).

Ящик состоит из двух частей - закрытая на замок компьютерная часть, и закрытая простой крышкой "под болт" коммутационная панель. Это дает возможность разделить уровни обслуживания системы в целом.

2. Плата цифрового ввода-вывода.

Плата цифрового ввода-вывода.
Рис. 7.3. 32/32 порта ввода-вывода.

В небольшой серии (50 шт.) ее цена составила менее $10.

В случае, если 32 порта ввода и 32 порта вывода недостаточно, можно использовать схему активной матрицы. При ее использовании возможно управлять любым разумным количеством устройств (для матрицы 32*32 - 1024 устройства). Кроме того, матрица позволяет хорошо экономить на гальванической развязке (а ее стоимость около $0,3-0,4 за линию).

При проектировании платы в спешке не были учтены кое-какие мелочи, например неудачно расположены выходные разъемы. Но в целом, изделие показало себя вполне надежным и полностью пригодным для решения поставленной задачи.

3. Блок питания.

Был использован обычный импульсный блок питания от РС-совместимого компьютера 220/12(5) В. С него сняли металлический корпус, выпаяли лишние разъемы, убрали выключатель 220 В. Вентилятор так же был снят.

Проведенный эксперимент показал, что при использовании маломощных (на 2000 год) компьютеров (486/66, Р1/75) и отсутствии энергопотребляющей периферии, вполне хватает даже штатных радиаторов. Можно было заменить штатные радиаторы на самодельные большего размера, но это не потребовалось. Стоимость блоков питания при оптовой закупке менее $10.

4. Компьютер.

Макет собирался на 486-40МГц, 8 Мб ОЗУ. Стоимость его составила порядка $15 Единственный уязвимый узел - жесткий диск - в системе коммунального компьютера не использовался. Так же надо сказать, что условия в лифтовых сравнительно мало отличаются от комнатных. Температура не падает ниже нуля. Влажность невелика. Пыль не страшна системе, установленной в закрытом корпусе, без принудительного охлаждения.

При возможности, использовался процессор на минимальной частоте - для сокращения до минимума теплоотдачи. Вместо вентилятора охлаждения процессора применялся радиатор от P1 с увеличенной поверхностью.

5. Сетевая плата.

Стандартная плата ethernet под ISA слот, на 10 Мбит. Реально на блоки устанавливался один из распространенных вариантов на чипе UMС 9008, зарекомендовавший себя весьма устойчивым в работе.

Для загрузки использовался bootrom с "самодельной" прошивкой под Linux. Прошивка и серверный софт обеспечивают запуск при самых "кривых" вариантах перезагрузки. Надежность системы была в полной мере оценена при полевых испытаниях, совпавших с грозовым сезоном. Стоимость c микросхемой bootrom составила $12.

6. Устройство аппаратного согласования (УАС).

Служит для управления речевым каналом или другими специфическими устройствами, используемыми в лифтовой голосовой связи. Коммутация осуществляется при помощи портов платы цифрового ввода-вывода. Диспетчер по вызову (или без такового) может удаленно с сервера подключать к усилителю нужную линию. При этом для вызова и передачи голосовой информации используется только одна медная пара.

Так же на плате УАС размещена гальваническая развязка датчиков типа сухой контакт. С их помощью можно получать служебную лифтовую телеметрию, показания датчиков охраны, т.е. управлять или контролировать практически любую систему.

Для сохранения работоспособности в самых неблагоприятных условиях коммутация собрана на реле (дорого, но надежно). Белые корпуса - гальваническая развязка.

 Устройство аппаратного согласования (УАС)
Рис. 7.4. Устройство аппаратного согласования (УАС).

Большие проблемы были при согласовании системы с существующим лифтовым оборудованием. Чего только стоил симплексный режим работы лифтовой связи... И это уже не говоря о севших динамиках времен "перестройки", странных проводах, и т.п...

В небольшой серии цена устройства составила более $20 из-за дороговизны реле и гальванической развязки.

Из недостатков надо отметить опять таки неудачно расположенные разъемы. Проблема с топологией и типами разъемов стала заметной только на этапе окончательной компоновки блока, и может быть легко решена в следующих сериях.

7. Звуковая плата.

Можно было использовать практически любую современную звуковую плату. По крайней мере на машинах пентиум. На платах 486 наблюдались некоторые проблемы, связанные с плохой реализацией технологии plug and play. Каких-либо особых требований система к звуковой плате не предъявляет.

Ориентировочная стоимость $8

8-9. Усилитель и блок питания аналоговой части был использован от недорогих компьютерных колонок. Такое решение было принято из-за недостатка времени. Нельзя сказать, что оно было удачным. Звуковой тракт дешевого усилителя в промышленных условиях оказался подвержен наводкам, а небольшой блок питания оказался недостаточно мощным для большого количества датчиков. Тем не менее, с некоторыми оговорками, это не мешало нормальной работе системы.

Конечно, создание своего усилителя не представляет особого труда. Стоимость колонок около $15

Программная часть.

Клиентский софт загружается с bootrom, по DHCP получает IP, по TFTP вытягивает ядро (собрано из linux-2.2.12), дальше ещё один BOOTP - запрос на адрес. Потом монтирование файловой системы с NFS сервера. Из процессов остаётся только init и клиентский модуль.

Весь клиентский модуль - на C++, многопотоковый. Один поток на звук. Второй на сканирование датчиков (например раз в секунду, лишь бы не грузил процессор сильно), и входящих управляющих серверных команд. Третий на всякие потребности типа пользовательского ввода для отладки.

Звук идёт без всяких управляющих сообщений, направление определяется эвристически. Частота оцифровки - 8 кб/сек (непринципиально). Задержка определяется только временем передачи пакета.

Серверная часть: интерфейс на TCL/Tk, модуль ввода-вывода на PERL, библиотека работы со звуком - на C++. Ведение журналов. Базы статистики - MySQL (при необходимости - апплет для просмотра либо server-side с PHP). Карта и описание лифтов - в текстовых файлах.

Экран работающего сервера - еще в режиме отладки.
Рис. 7.5. Экран работающего сервера - еще в режиме отладки.

На карте района обозначены дома, в них кружочками отмечены лифтовые (подъезды). В зависимости от типа сработавшего датчика, кружочек окрашивается в свой цвет, одновременно подается звуковой сигнал.

Далее диспетчер может из предлагаемого меню выбрать операцию - от набора номера милиции при срабатывании сигнализации, до ответа на вызов из кабины лифта. Параллельно ведется несколько журналов учета событий (в том числе журнал выдачи тех самых желанных для сетестроителей ключей от хозпомещений). Возможен удаленный контроль системы из инстанции более высокого уровня, при условии, если сеть подключена к internet.

Данная система была успешно испытана (около 10 узлов), и должна была устанавливаться (с непринципиальными доработками) на экспериментальный участок. Однако к большому сожалению, организационные неурядицы поставили на этом проекте жирный крест...

Глава 12 : Пожаробезопасность внутридомовых узлов

Конкуренция между сетями бывает или добросовестная, или эффективная.

Следующим по важности вопросом - после построения внешних линий - является размещение активного оборудования и кабелей внутри зданий. При этом приходится одновременно решать следующие задачи:

  1. Обеспечение электро- и пожаробезопасности;
  2. Защита оборудования от кражи и действий вандалов;
  3. Эффективное размещение с точки зрения топологии сети.

Обеспечение пожаробезопасности сетевых устройств в части Ethernet весьма условна. Сигналы с амплитудой 3 вольта угрозы не представляют. Поэтому все мероприятия сводятся по сути к соблюдению правил при прокладке электропитания и заземления (этот материал подробно изложен в четвертой Главе), и соблюдению противопожарных норм при строительстве кабельных линий.

Однако, в домашних сетях даже внешне не сложные вопросы требуют особого внимания из-за работы в неблагоприятных условиях чердаков и подвалов. В первом случае опасность представляют деревянные конструкции, во втором - сырость и возможный конденсат.

Далее, очень бы хотелось поменять местами пункты 2 и 3, но увы - российская реальность не оставляет места сомнению в именно такой очередности приоритетов. И часто приходится жертвовать качественной архитектурой, удобством монтажа, и многим другим ради элементарной сохранности инфраструктуры.

Первый принцип, которого нужно придерживаться при строительстве внутридомовой разводки - не в коем случае не навредить существующей инфраструктуре, и тем более не создать опасности для имущества или, того хуже, жизни людей.

Сразу договоримся не брать в расчет санитарно-гигиенические требования (до них в ближайшем будущем дело все равно не дойдет), да и ничего слишком вредного в сетях не применяется. По крайней мере химическое или радиоактивное загрязнение исключено. Но вот с правилами пожарной безопасности считаться необходимо. Тут ответственность высока (вплоть до уголовной), а суммы ущерба могут достигать астрономических размеров.

Но не смотря на это, трудно найти в России нормы, которые бы так часто нарушались, как противопожарные. Например, шахты слаботочной проводки должны быть закрыты между этажами несгораемыми пробками. Однако, за несколько лет работ ни разу не удалось найти такую перемычку не только в жилых, но и офисных зданиях. В общем, массовое, повальное несоблюдение этих требований является системой у подавляющего большинства строительных и обслуживающих организаций, включая ЖЭКи, связистов, лифтеров, и т.п.

Разумеется, хорошего в этом ничего нет, но и представлять на этом фоне сети чем-то недопустимо опасным не стоит. Активное оборудование надежно, сертифицировано (если не унас, так в других странах), не имеет большого потребления электроэнергии. Поэтому целесообразно руководствоваться если не духом законов, то хотя бы здравым смыслом.

Впрочем, если все же нужны нормативные акты, то можно в рабочем проекте и при строительстве руководствоваться требования СНиП 2.09.02-85* п. 1.1; СНиП 21-01-97* (п. 5.17, п. 6.25); СНиП 2.07.01-89, прил. 7; ТСН 21-302-2000 МО (ТСН ПТ-99 МО).

Электропроводка.

Самая опасная с точки зрения любого пожарного инспектора часть - силовая электропроводка. Да и ГСН на это сильно обращает внимание. Хотя часто расстояние от узла до электрощитка ограничивается несколькими метрами, все же бывают случаи, когда нужно делать удаленные выносы.

Сечение проводников в этом случае можно рассчитать исходя из требуемой нагрузки, но на практике редкий узел потребляет более, чем бытовые электроприборы. Соответственно и кабель подойдет самый обычный, например с медными многопроволочными проводниками в двойной изоляции.

Проводка может быть как открытая (проложенная по поверхности стен, потолков и другим строительным элементам), так и закрытая (в трубах, гибких металлических рукавах, коробах, каналах и пустотах строительных конструкций, и т.п.).

В принципе, кабель в двойной изоляции можно использовать для открытой проводки в любых условиях, в том числе подвалах и чердаках (чердаки, имеющие несущие конструкции из сгораемых материалов вообще вынесены в отдельную пожароопасную категорию). Но если линии идут в зоне досягаемости людей, крыс, домашних животных, их настоятельно рекомендуется закладывать их в трубы или металлорукав.

По стенам сухих помещениях жилых и офисных зданий, коробах, шахтах силовой проводки можно прокладывать плоские провода в однослойной изоляции. Однако, при малейших подозрениях на неблагополучность, имеет смысл использовать гофрошланг (металлорукав, трубы).

Прокладка кабеля по стене
Рис. 2.1. Прокладка кабеля по стене.

Как видно на фотографии, силовой кабель достаточно естественно смотрится даже в условиях весьма "устаревшего" окружения. Да и работать он будет явно дольше электрощитка.

Соединения кабелей можно выполнять спайкой, в муфтах под болт, в крайнем случае скруткой. Но наиболее правильным будет следующий способ:

Соединение силового кабеля
Рис. 2.2. Соединение силового кабеля.

Данное соединение выполнено зажимами в специальной коробке.

Главное, из-за электрокоррозии нельзя скручивать между собой медные и алюминиевые проводники. Это можно сделать только через переходные муфты.

Если нужно сделать разъемное соединение (штекер, вилка), желательно использовать качественные комплектующие с надежными контактами. Ухудшение соединения и, как следствие, нагревание, может вызвать цепную реакцию - разрушение конструкции, обгорание изоляции, затем короткое замыкание. Обычно при этом все кончается сгоревшими предохранителями, но до беды совсем не далеко...

Кабельные линии.

Понятно, что кабельные линии Ethernet сами по себе возгорания вызвать не могут. Единственная их пожароопасность заключается в возможности горения, выделения дыма и вредных химических веществ. Существует множество отечественных и зарубежных стандартов, которые нормируют эти свойства.

Можно перечислить IEC 1034 (эмиссия дыма), IEC 754 (коррозийная газовая эмиссия), IEC 332-3C - испытание распространения огня в пучке кабеля. Либо "наши" ГОСТ Р МЭК 332-1-96, УДК 621.315.2.001.4:006.354 Группа Е46, ОКС 29.060.20, ОКСТУ 3509.

Впрочем, все эти испытания существенны для толстых пучков кабелей, которыми отличаются современные СКС. Отдельно взятая витая пара поддерживать горение не будет, и химических веществ много не выделит. Так что проблема для домашних сетей не слишком актуальна.

Хотя в особо ответственных случаях можно использовать специальные кабеля, у которых в качестве внешнeй оболочки используется материал LSHF-FR (малодымящий при возгорании, не содержит галогенов) или его аналог. Такая витая пара обычно имеет оранжевый цвет.

Несколько хуже обстоят дела с толстыми кабелями внешней проводки. В них есть чему гореть, поэтому существует ограничение на их размещение внутри здания. По стандартами допустимая длина составляет около 15-ти метров (этого обычно достаточно для установки переходной муфты). Впрочем, в некоторых случаях ограничение можно обойти путем обмотки кабеля негорючим материалом или прокладкой в металлической трубе (рукаве).

Следующий момент, на которой стоит обратить внимание - шахты слаботочной проводки в высотных зданиях. В них могут накопиться пучки существенного объема, а противопожарные межэтажные обычно "пробки" отсутствуют. При такой "архитектуре" горение может по кабелю быстро распространяться между этажами. Но... Едва ли это проблема Ethernet-сетей. Обычный телевизионный или силовой кабель содержит горючего материала больше, чем целый пучок витой пары.

И последнее. Часто в домашних сетях упрощают монтаж и используют для прокладки кабелей неподходящие места - короба вентиляции, квартирные вытяжки, и т.п. Излишне говорить, что с точки зрения стандартов это грубое нарушение. Но если не уходить далеко от здравого смысла, неправильно проложенные один-два кабеля обычно не способны причинить какой либо "пожарный" ущерб.

Глава 13 : Место размещения узлов

Строители (и особенно проектировщики) отечественного жилья мало думали о будущей информационной инфраструктуре. Часто в шахтах слаботочной проводки нет места для кабелей, и еще чаще - отсутствует место для размещения оборудования. Поэтому построение абонентской системы здания превращается в очень сложную задачу.

Из этой главы исключены теоретические вопросы по сетевой топологии - они уже были подробно рассмотрены в 6 Главе первой части. Но в контексте данного материала будет удобно привести еще раз следующие основные тезисы по абонентской системе здания:

  • Хаотичное расположение оборудования (узлы размещены по дому беспорядочно);
  • Структурирование по подъездам (один подъезд - один узел, плюс один общий на дом);
  • Один дом - один узел.

Разумеется, в реальности идеальные схемы встречаются редко, но все же на уровне идеологии почти всегда можно определить к какому типу тяготеет любая сеть.

Перейдем от общего к частному. Выбор мест размещения не велик, и можно довольно легко перечислить все доступные места. Но их достоинства и недостатки придется приводить с учетом подвода кабелей, так что задача поиска удачного места может по праву считаться одним из самых сложных вопросов сетестроения.

Начнем сверху.

  • Лифтовая. Есть хорошее электропитание, ввод в шахту слаботочной проводки, заземление, выдержан температурный режим, ограничен доступ (часто даже установлена сигнализация). Если удастся договориться с лифтовой службой и (или) технадзором - это безусловно одно из лучших мест для размещения.
    Установка в лифтовой
    Рис. 2.3. Установка в лифтовой.
    Но договориться очень не просто. Подобное размещение прямо запрещено службой, следящей за безопасностью лифтов.
    Бывает, что коммунальные лифтеры в общем не возражают против установки, но им это в директивном порядке запрещают наблюдающие инстанции. Тем не менее, это часто не мешает существованию "в запретной зоне" даже крупных узлов.
  • Техэтаж. Сносные температурные условия, нет особых проблем с электропитанием и заземлением. Удобно делать межподъездную разводку по варианту "один дом - один узел". Так что это неплохой вариант.
    Установка на техэтаже
    Рис. 2.4. Установка на техэтаже.
    Главный минус - место легкодоступно для воров и вандалов. Против этого можно защититься, например, прочным ящиком.
  • Чердак 3-5 этажек. Нет питания, заземления, высокая пожароопасность. Часто недоступны шахты слаботочной проводки (если они вообще есть). Проблемы с температурой и влажностью. Очень легкий доступ для воров и вандалов. В общем, это один из самых неприятных вариантов.
    Установка в подъезде
    Рис. 2.5. Установка на чердаке.
    Выглядят обычно такие узлы ужасно (фотографию ни в коем случае нельзя принимать в качестве образца для подражания, тем не менее, это реальность). Видимо, обстановка способствует соответствующему отношению.
  • Стена подъезда. Все, кроме беспроблемного питания и комнатной температуры, идет в минус. Заметность, опасность воровства, сложности с подводом коммуникаций по варианту "один дом - один узел".
    Установка в подъезде
    Рис. 2.6. Установка в подъезде.
    Вместе с тем подъезд часто единственное место для размещения оборудования, особенно по варианту "Структурирование по подъездам".
  • Подъездный электрощиток (часть слаботочной проводки). Почти то же самое, что и размещение на стене подъезда, но прибавляется необходимость уложиться в крайне небольшие габариты. Защиту от воров можно делать только путем маскировки - другие методы фактически неприменимы.
    Установка в подъезде
    Рис. 2.7. Установка в электрощитке.
    Данный способ используют почти все начинающие сети - размещение дешево и в общем удобно. А потеря 30-ти долларовых хабов не слишком большая потеря. Впрочем, надо заметить, что в некоторых проектах домов электрощитки отгораживают железными дверями жильцы, что резко повышает привлекательность этого метода установки.
  • Электрощитовая (отдельное помещение на первом этаже). Очень неплохой вариант - питание, температура, заземление, защита от злоумышленников - на уровне. Минус - если ввод в здание производится с крыши, и, хуже того, подвал недоступен для разводки, возникают существенные сложности с прокладкой кабелей по узкой шахте слаботочной проводки.
    В случае доступности подвала для прокладки линий данный вариант почти идеален, даже значительно лучше, чем лифтовая из-за хорошей грозозащищенности. Увы - нормальные электрощитовые и подвалы попадаются в российских домах не слишком часто.
  • Подвал. По своим ТТХ сильно напоминает техэтаж. Недостаток - возможна высокая влажность и повреждение кабелей крысами. Преимущество - хорошая грозозащищенность (что очень важно).
  • Квартира жильца. Все условия близки к идеальным, кроме одного - что делать если жильца нет дома (он в долгосрочном отпуске, командировке)? Сбой работы оборудования - и хоть прокладывай кабель в обход...
    Установка в квартире
    Рис. 2.8. Установка в квартире или офисе.
    Тем не менее, этот способ часто практикуют начинающие сети. Удобно и дешево - конечно, до определенной степени.
    Надо сказать, что и более серьезные фирмы используют такую технологию. Только размещают оборудование не в частных квартирах, а арендуют "угол" в офисах юридических лиц.
  • Установка на улице. Конечно, для России это экзотика, но помнить у существовании такой возможности не помешает.
    Установка на улице
    Рис. 2.9. Установка на улице.
    Какому варианту отдать предпочтение? Это нужно решать каждому оператору применительно к своим условиям. Из общих рекомендации можно сказать лишь очевидное - при "верхней" разводке желательно размещать оборудование ближе к крыше, при "нижней" (подвальной) - соответственно наоборот. Остальное будет зависеть прежде всего от вида домов, затем от способа их соединения в сеть, и далее - от целого комплекса труднопредсказуемых технических и (или) юридических моментов.Так, важнейший фактор при выборе места узла - условие его долгосрочного существования. Ведь к активному оборудования сводятся кабеля, и переносить их через год-два будет очень дорого. Поэтому административный пресс довлеет над техническими предпочтениями. Приходится ставить оборудование в те места, на которые есть разрешения (договора) с владельцами или балансодержателями.В этом процессе нужно учитывать извечную российскую проблему - легче получить разрешение на уже установленное, чем договориться заранее. Особенно при фактическом отсутствии нормативной базы. Почти все небольшие любительские сети начинали с размещения оборудования в удобных местах без всяких согласований. И, надо сказать, что подавляющее большинство провайдеров по мере роста спокойно легализовало свою инфраструктуру - разумеется при условии, что она была изначально сделана грамотно и никому не мешала.Но хорошие ли отношения сложились с коммунальщиками, или не очень - все равно удобные места для размещения - редкость. То нет доступа к чердаку, то к подвалу (или они отсутствуют), и т.п. Соответственно, приходится выбирать менее худшую из зол, ставить там, где имеется хоть малейшая возможность. А для защиты оборудования использовать дорогие вандалоустойчивые ящики, пробивать перекрытия для прокладки своих коммуникаций.В завершение нужно заметить, что установка оборудования в сложных условиях неизбежно ведет к использованию самых дешевых сетевых устройств. Дорогие устанавливать жалко из-за их больших габаритов или слабой защиты от злоумышленников. А недорогое оборудование, в свою очередь, вовсе не способствует повышению качества услуг.Поэтому при выборе базовой топологии абонентской разводки здания необходимо задумываться о будущем - когда вместо дешевых и компактных хабов придется использовать многопортовые, большие по габаритам и цене управляемые коммутаторы. Которые просто не поместятся, например, в электрощитки.А значит удобное на первом этапе развития хаотичное расположение оборудования в дальнейшем может легко привести к необходимости полной перекладки кабелей (или невозможности выгодной продажи сети). Из-за большой цены ошибки выбор топологии (и соответственно мест расположения узлов) лучше сделать заранее, и подойти к этому вопросу со всей серьезностью, которая возможна перед прокладкой кабелей.



Глава 14 : Способы защиты оборудования

Российская реальность сурова. Где бы ни было размещено оборудование, нельзя пренебрегать угрозой его воровства или порчи. Разумеется, где-то такая опасность меньше (например за железными дверями лифтовой), где-то больше (на стене подъезда). Но защита все равно нужна в большинстве случаев.

К сожалению, удобного и универсального метода нет. Как обычно, хорошая защита дорога, а дешевая неэффективна. Поэтому рассмотрим достоинства и недостатки основных способов сохранения имущества.

Пассивные средства зашиты.

  • Сохранения мест установки оборудования в тайне, маскировка.
  • Приведение оборудование в состояние непригодности для продажи.
  • Использование прочных металлических коробок.
  • Ограничение доступа в помещения с установленным оборудованием.

Еще несколько лет назад достаточно было не афишировать места установки оборудования, и даже дорогие разветвители могли находится на чердаках и в подвалах без всякой защиты, в простейших электротехнических коробках "под болт".

Но эффективность таких мер последнее время сильно снизилась. Сети бурно растут. Тайну местоположения сохранить при нескольких десятках кабелей уже нереально. Стоимость оборудования то же в среднем повысилась - многопортовый (и тем более управляемый) коммутатор за $100-200 привлекает злоумышленников больше, чем 5-8 портовый за $25.

Однако начинающая сеть может вполне успешно некоторое время использовать маскировку и в настоящее время.

Замаскированный хаб
Рис. 2.10. Замаскированный хаб.

Можно ли предположить, что в этом месте находится узел небольшой сети? Особенно если участь, что освещение на фото от вспышки, и в обычно тусклом свете фонарика рассмотреть что-то вообще невозможно.

Но вот несколько кирпичей убрано:

Замаскированный хаб
Рис. 2.11. Замаскированный хаб.

Надо отметить, что в данном примере хорошо скрыто не только само устройство, но и все кабеля (по которым хаб можно легко найти). Злоумышленники обычно не любят сложные поиски на темном и пыльном чердаке, да и в сетях разбираются слабо (а профессионалы за "таким" не пойдут). Поэтому шансы на выживание узла весьма велики.

Необходимо только отметить, что данное решение ни в коем случае не должно быть образцом для подражания из-за неудачного подвода питания. Напряжению в 220 Вольт не место в такой близости от деревянных перекрытий. А в остальном - этот узел существует уже три года, и за это время при полностью открытом чердаке ни один хаб не был украден.

Следующий недорогой способ - приведение оборудования в непродажное состояние. Основные минусы - потеря гарантии и неприменимость метода для сложного и дорого оборудования (например маршрутизаторов, радиобриджей, xDSL модемов).

Хаб без корпуса
Рис. 2.12. Хаб без корпуса.

Самый простой способ лишения товарного вида - снять корпус. Так можно даже не потерять гарантию. Но для более надежной зашиты от воров придется покрасить хаб, нанести на чипы неудаляемую маркировку (гравировку). Или вообще присоединить к несущей стене так, что для кражи придется неизбежно сломать устройство.

В принципе, для небольшой любительской сети данный способ можно считать приемлемым. Но для оказания серьезных услуг (и дорого оборудования) придется использовать что-то другое.

А именно металлические ящики и (или) усиленные люки и двери в тех-помещения. Так как вопрос ящиков достаточно серьезен, его рассмотрение вынесено в отдельный (следующий) параграф настоящей книги.

Защита оборудования при помощи установки в помещения, снабженные своими прочными дверями едва ли не самый лучший способ из всех. Если есть такая возможность - то можно эффективно использовать электрощитки в коридорах "за железными дверями", лифтовые, даже чердаки или подвалы, если выходы на них "под замком".

Однако надо помнить, что доступ к техническим помещениям имеют многочисленные технические службы, электрики, лифтеры, телевизионщики, сантехники... А значит и ключи от соответствующих дверей могут легко попасть в чужие руки. Конечно, из-за недорогого хаба никто специально не будет заниматься, скажем, подкупом сантехника. Но в случае серьезного узла эту возможность исключать нельзя.

Надежную защиту дает только сигнализация.

Вариантов ее использования достаточно много. Но если их классифицировать, то принципиально отличаются три организационных направления. А конкретно:

  • Привлечение специальных охранных служб.
  • Использование своих сил.
  • Средства взятия "на испуг".

Понятно, что первый путь дороже, но значительно спокойнее и надежнее. Технология простая - шлейф сигнализации подключается на специальное недорогое радиопередающее устройство (разумеется совершенно легально). При сработке в срок не позднее 5 минут должны приехать несколько бойцов с автоматами, и (вполне легально, подчеркну) "принять" нарушителей периметра.

Стоит такое удовольствие (в одной из Екатеринбургской служб) 600 рублей в месяц. Это для квартиры, в розницу. Думаю, что для защиты сети могут быть и другие, более выгодные, условия.

Понятно, что не надо защищать таким образом всю сеть до последнего хаба. Хватит центральных узлов и нескольких (случайно выбранных) периферийных. Есть надежда, что при таких мерах нехорошие люди долго на свободе не проходят. Попадутся если не на первый раз, так на третий-пятый-десятый.

Есть только несколько ограничений. Во-первых, не везде есть охранные службы. Во-вторых, защита в виде дверей или металлического ящика все же необходима. Ведь от сработки сигнализации до доступа к оборудованию должно пройти не менее 5-10 минут - охранной службе надо успеть добраться до нужного места.

Зато уже после первого же ареста можно спать спокойно. Слухи в криминальной среде разносятся быстро, и в дальнейшем охраняемые (или "подозрительные" в этом смысле) узлы будут обходить стороной.

Защита своими средствами не сложна технически. При использовании "пинговалки" или управляемого коммутатора определить факт наличия устройства в сети проще простого. Но в случае пропадания связи, спасать оборудование скорее всего будет, увы, поздно.

Потребуется отдельная система (радио, телефонная, или другого типа). Немного менее правильно, но все же можно в качестве средства раннего предупреждения использовать любые устройства, способные преобразовать факт срабатывания в сигналы Ethernet, которые можно контролировать штатными средствами. Тут могут подойти от управляемых коммутаторов до установленых в потайных местах веб-камер.

Но зафиксировать кражу - еще половина дела. Что делать дальше? Давать отпор похитителям самостоятельно небезопасно как в физическом плане, так и законодательном. Случаи, к сожалению, бывают разные. Поэтому защита своими средствами не слишком эффективна - с ней может быть больше проблем, чем пользы.

И о "пугательных" методах. Использовать датчик присутствия с речевым генератором не слишком сложно, и относительно не дорого. Но... Это явно одноразовое средство, и не поможет против квалифицированных воров. Так же не совсем понятно, что делать при отключении электропитания (хотя UPS спасет положение).

Не лучше и опасные средства типа подвода к корпусу высокого напряжения или капканов. Как правило от этого страдают сами владельцы. Да и запрещены такие действия законодательством РФ...

Значение легального размещения оборудования.

Рассмотрим гипотетическую ситуацию.

Злоумышленник спокойно снимает оборудование. На этом его буквально за руку хватают сотрудники милиции. В ответ вор спокойно заявляет - это мое железо, что хочу, то с ним и делаю. Да и документ есть - вот, неделю назад я этот свитч покупал, там-то и там-то. А ключ от коробки, увы, потерял...

Как определить в такой ситуации истинного хозяина? По серийному номеру? По спиленному особым образом уголку чипа? Свидетелей собирать? Все методы сложны, неоднозначны, и в общем заведомо известно что "дело" дальше заявления не пойдет.

Таким образом, очевидно, что если сеть не имеет официальных разрешений на работу, проекта, документации - совершенно невозможно защитить устройства организационно. Подготовленный злоумышленник (например конкурент или бывший партнер) при определенных условиях вполне сможет безнаказанно причинить коммуникациям серьезнейший ущерб.

Заключение.

Можно сказать известную фразу - "Спасание утопающих - дело рук самих утопающих". Никто, кроме самих провайдеров, проблему сохранности оборудования не решит. На МВД надежда слабая - факт кражи очень сложно доказать (только ловить за руку, или брать "на испуг" при продаже). Поэтому и приходится сетям обзаводиться прочными металлическими ящиками - которые и играют на практике роль основного защитного механизма.

И мечтать (увы, пока только мечтать) о следующей компоновке узлов:

Узел домашнего провайдера в Канаде
Рис. 2.13. Узел домашнего провайдера в Канаде.

УПС, мощный коммутатор, и небольшой медный и оптический кросс - что еще нужно для надежной, качественной работы? Все это в симпатичном (но не слишком прочном) ящике. Надеюсь, когда-нибудь и в России узлы Ethernet-провайдеров будут выглядеть похожим образом...

Глава 15 : Конструкции ящиков

В обычных локальных сетях вопрос выбора места размещения оборудования как правило не стоит. В особо малобюджетных вариантах коммутаторы и маршрутизаторы ставится на пол, столы, или, реже, подвешиваются на стены.

На более серьезных узлах используются 19-ти (реже 10-ти) дюймовые ящики или стойки на 5 юнитов и более (1U - "один юнит" - единица, применяемая для обозначения высоты оборудования, устанавливаемого в стойку. 1U равен 1,75 дюйма или 44 мм).

В таких конструкциях удобно компактно размещать много устройств, декорировать нагромождение кабелей. Кроме этого, они защищают от неосторожного обращения малоквалифицированного персонала (классический пример - уборщица помещения).

Однако стандартные ящики СКС хоть и присутствуют на рынке в широком ассортименте, но совершенно непригодны для решения главной задачи домашних сетей - защите оборудования от злоумышленников всех видов.

Конечно, за рубежом используются и вандалоустойчивые конструкции. Но в Россия их даже не завозят - стоимость высока, а защита явно недостаточна против отечественных воров и вандалов.

Попробуем сформулировать требования к идеальному ящику для Ethernet-провайдера или серьезной домашней сети.

  • Коробка должна быть рассчитана на установку оборудования 19-ти дюймового стандарта. Так или иначе, но все серьезное телекоммуникационное оборудование выпускается под этот размер. Сети растут, в одну точку сводятся все больше кабелей, и менять через несколько лет небольшие ящики под новый размер будет не слишком приятной перспективой.
  • Коробка должна иметь удобный кросс для разводки как П-296, так и витой пары.
  • Должно быть предусмотрено место для установки не только компактного источника бесперебойного питания, но и более громоздких аккумуляторов и инвертора.
  • Предусмотрены удобные вводы кабеля и его организация внутри коробки (известно, что в стойках классических СКС находятся в основном кабеля, в домашних сетях ситуация вполне похожая).
  • Сравнительно надежная защита от воров и вандалов, которая должна обеспечивать стойкость хотя бы в 10 минут. Этого достаточно, что бы успели приехать работники охранной фирмы при сработке сигнализации (если такая будет когда-либо установлена).
  • Сносный внешний вид (легализация неизбежна, да и просто так приятнее работать), и хотя бы потенциальная возможность получения сертификатов.

Приблизительный эскиз:

Ящик для домашней сети (теория)
Рис. 2.14. Ящик для домашней сети (теория).
  • Металл - 3 мм внешняя крышка, 2 мм каркас, желательно прочная порошковая окраска.
  • Дверь съемная (без шарниров), замок сейфового типа (на 3-4 стороны).
  • Активные устройства располагаются вертикально, разъемами RJ45 вбок или вниз (что бы не в них не попадала пыль).
  • Так как кроссовая панель и кабельные организаторы занимают много места, они должны быть расположены над активным оборудованием. При этом кроссовая пластина может быть "открыта" на шарнирах, предоставляя возможность снять устройство (коммутатор, маршрутизатор) или переключить порты. Естественно, делать это нужно не разбирая "приходящие" линии.
  • Кросс должен быть совмещен с грозозащитой. Вводной зажим проводников RJ45 или болтовой (для П-296), выходной - RJ45 (есть возможность коммутации шнурами).
  • Опционально устанавливается универсальный источник питания с выходными напряжениями 5, 7, 9, 12, 15, 220 Вольт. Он же обеспечивает при необходимости подзаряд аккумуляторов.
  • Могут быть установлены средства сигнализации, контроля температуры, и т.п. мониторинга/управления.

Главный недостаток показанной конструкции - высокая стоимость. Отечественным домашним сетям еще только предстоит привыкнуть к мысли, что оборудование узла может стоить значительно дороже, чем установленное в нем активное оборудование.

Стихийное развитие сетей начиналось с установки хабов в картонные коробки (или совсем без них), металлические ящики появлялись только через некоторое время, после участившихся случаев воровства. Затем оборудование усложнялось, увеличивались его количество и размеры... Можно сказать, что "ящикостроение" то же проходит эти стадии.

Для начала, андеграундный этап. Корпус сварной из кусков швеллеров, гаражный шарнир, внутренний крепкий замок. Не всякий лом поможет против такой конструкции. Серьезно выглядит.

Андеграундный ящик
Рис. 2.15. Андеграундный ящик.

Особая красота не нужна. Чем страшнее, тем надежнее. А чтоб не утащили все вместе - приварить к металлоконструкциям техэтажа наглухо. Или забетонировать. Или пристрелять дюбелями. Ну в крайнем случае - на болты, и резьбу заклепать.

Следующая конструкция уже вполне серийная, и предназначена для размещения небольших устройств настольного форм-фактора. Предусмотрено улучшенное питание, место для установки грозозащиты, подсветка, крепеж, и прочие приспособления.

Малобюджетный ящик-
Рис. 2.16. Малобюджетный ящик-"пенал".

Хотя ящик выполнен не из 1-2 мм листового металла. В нем нет шарниров, которые легко разбить или спилить. Крышка задвигается в пазы и крепится винтовым замком, который изготовлен из толстостенной трубы (пилить долго). Пазы расположены с трех сторон, что не позволяет ломиком поддеть крышку с боков.

Такое решение в общем вполне удобно для сетей низкой плотностью портов (например 2-3 этажные дома), или недорогих выносов. Основной минус - недостаточная прочность против серьезно настроенных злоумышленников и малый объем.

Развитием этой системы можно считать ящик следующей конструкции (размер - 800*600*230):

Ящик типа
Рис. 2.17. Ящик типа "обувная коробка".

Крышка из 3-х мм железа одевается сверху так, как это делается в обувной коробке. Только ее края доходят до "дна", и утоплены в паз окантовки, выполненной из уголка. "Сломать" такой ящик можно только "болгаркой".

Основные параметры:

  • Крышка имеет сплошные сварные швы только на ребрах, длинные боковые поверхности цельногнутые. Т.е. сломать по шву невозможно.
  • Замок внутренний и обеспечивает закрывание в три стороны.
  • Снизу крышка закрыта прочной окантовкой из уголка. Поддеть ломом не представляется возможным.
  • Есть поворотная пластина, которая обеспечивает доступ к коммутатору, позволяя устанавливать активное оборудование в несколько "этажей". Параллельно, передняя поверхность пластины предназначена для установки грозозащит, кроссов, и кабельных организаторов.
  • Боковые стенки ящика покрыты съемными решетчатыми панелями, что позволяет легко крепить как кабеля, так и активное оборудование
  • Большой вес (около 40-50 кг) препятствует краже оборудования вместе с ящиком. В полном снаряжении и стесненных условиях чердака он просто неподъемный даже для 2-х человек.

Основным недостатком подобной конструкции является сложность обслуживания. Тяжелую крышку не просто снять, и физически тяжело одеть (особенно на весу).

Поэтому большое распространение получил промежуточный вариант:

Ящик с дверцей
Рис. 2.18. Ящик с дверцей.

Внутреннее оборудование в общих чертах похоже на предыдущую конструкцию. Но вместо крыши "обувного" типа используется обычная дверь, усиленная прямоугольным профилем. Рама ящика то же усиленная. В закрытом состоянии дверь со стороны шарниров дополнительно фиксируется специальными шпонками.

К сожалению, надежность ящика с дверью (особенно таких больших размеров) не слишком высока даже несмотря на все меры усиления. Достаточно поддеть угол хорошим ломиком (а его в свою очередь можно забить кувалдой), и коробка будет вскрыта.

С другой стороны понятно, что идеальной защиты вообще нет. А такой вариант выглядит достаточно удачным компромиссом простоты использования и прочности.

Кроме самодельных конструкций антивандальных ящиков можно применять и стандартные сейфы. Новые модели конечно слишком дороги для сетей, но вот старый засыпной сейф порой можно приобрести за $100-200.

Защита при этом будет лучшая из возможных. Но вес конструкции и трудоемкость установки то же "на высоте". Поэтому данный метод стараются применять в том случае, когда другие уже не помогают. Или оборудование слишком ценное, что бы экономить на защите.

И в завершение. Если узел находится в относительно защищенном помещении, достаточно будет следующего варианта:

Простой ящик
Рис. 2.19. Простой ящик.

Прочность не высока - для взлома достаточно монтировки. Но, тем не менее, это вполне достаточна защита от излишне любопытного электрика или сантехника, которые могут оказаться в закрытой электрощитовой, подвале или техэтаже.

Глава 16 : Кабельные линии внутри дома

Вопрос внутридомовой проводки внешне выглядит весьма простым. Действительно, нет проблем с выбором кабеля - стандартная витая пара годится практически на все случаи жизни.

Работа в тепле, можно сказать уюте (по сетевым понятиям), даже организационный риск минимален - из лицензий нужен только "монтаж слаботочной проводки".

В принципе, спорить с этим нет смысла. Сложность строительства внутридомовой разводки действительно сильно уступает не только прокладке внешних линий, но и установке активного оборудования. Но и на этом этапе работ есть свои тонкости.

Для начала, кабельные линии можно разделить на вертикальные и горизонтальные. К терминологии СКС это не имеет особого отношения, так как плотность портов в жилом доме явно недостаточно для такого переноса понятий.

Горизонтальные линии связывают между собой пользователей или узлы в разных подъездах, и могут быть проложены:

  • По крыше снаружи. Этот способ обычно не слишком удобен, и очень уязвим от неблагоприятных погодных условий, разрядов молний, вандалов. Использовать его имеет смысл только в самой неблагоприятной ситуации, когда другие возможности отсутствуют.
    Прокладка по крыше
    Рис. 2.20. Прокладка по крыше.
  • По чердаку или техэтажу. Наиболее простой и безопасный способ - хотя иногда придется подумать о хорошем и труднодоступном способе кремпления кабелей.
    Прокладка по чердаку
    Рис. 2.21. Прокладка по чердаку.
  • По подвалу. Технология достаточно несложная, и идеальная в плане грозозащищенности. Из минусов - возможное повреждение линий крысами и (или) влагой.
  • По наружной стене дома. Этот метод Ethernet-провайдеры обычно недооценивают, и используют исключительно редко. Хотя для телефонистов в старой малоэтажной застройке это почти стандарт - и не зря. Делается такая прокладка просто, согласований требуется минимум.

Разумеется, прокладка кабельных линий должна быть хорошо увязана с местами размещения активного оборудования. Тянуть толстый пучок проводов через весь дом снизу вверх (или сверху вниз) дело конечно реальное, но все же лучше избегать подобных конфигураций.

Вертикальные линии для подключения конечных пользователей (реже узлов) можно прокладывать следующими способами:

  • По шахтам слаботочной проводки. Способ можно безусловно считать основным. Это законно и удобно. К сожалению, иногда доступ к шахтам затруднен технически или организационно (например блокирован жильцами нескольких квартир). Или стояки просто отсутствуют - что типично для домов старой постройки.
    Бывает и такое:
    Состояние шахты слаботочной проводки
    Рис. 2.22. Состояние шахты слаботочной проводки.
    Через такое нагромождение проводов проложить новую линию не так-то просто. Впрочем, подобная картина не типична для жилых домов, хотя в офисных зданиях встречается очень часто.
  • Прокладка собственных стояков слаботочной проводки. Способ очень дорогостоящий, но при реализации долгосрочных проектов возможны и такие жертвы. Особенно в старых домах, где шахты слаботочной проводки полностью отсутствуют. Самый распространенный материал для подобных работ - металлические трубы различного сечения или прямоугольные профиля.
  • По вентиляционным коробам, вытяжкам, и прочим неприспособленным для прокладки кабелей местам. Иногда этот способ удобен и недорог, но его главный недостаток - незаконность. Если владельцы (или ответственные организации) обнаружат такую линию, она в лучшем случае будет удалена. В худшем возможны штрафные санкции. Правда справедливости ради нужно сказать, что даже вероятность обнаружения очень мала, а уж санкции и вовсе редкость.
  • Прокладка по внешней стене дома. Такой метод часто практикуется начинающими сетями, но стандартная витая пара служит в таких условиях недолго (обычно от полугода до 2-3 лет). Да и вид фасада портится. Но в сложной ситуации прокладка по внешней стене вполне применима - особенно при использовании витой пары для наружных работ.
  • Так могут применяться разнообразные экзотические способы - прокладка в недействующем мусоропроводе, водосточной трубе, по архитектурным элементам... Но разумеется, к массовым технологиям это отнести нельзя.

Следующий момент, на который необходимо обратить внимание - соединение кабелей. В обычных СКС кабель прокладывается строго одним куском от кросса до розетки (соединение допускается только в одной "консолидационной" точке). Однако в трудных условиях внутридомовой разводки так действовать очень сложно.

Ведь прокладка делается не один раз на все случаи жизни, а последовательно, по одному кабелю. Да и конфигурация сети может меняться с течением времени в достаточно широких пределах. Поэтому кабеля часто соединяют между собой. Иногда это делают следующим образом:

Соединение кабелей
Рис. 2.23. Соединение кабелей.

Несмотря на "страшноватый" вид, эта 10-ти мегабитная линия работает совершенно нормально уже несколько лет. Скорее всего, не возникнет проблем и при переходе на 100 мегабит, но тут уже ничего нельзя сказать наверняка.

Вообще, стандарт 10baseT может выдерживать очень серьезные отклонения от правил СКС. Хотя пренебрегать последними и не стоит, но помнить о большом технологическом запасе можно - это может позволить экономить заметные суммы.

Впрочем, в любом случае более правильным будет использование простого кросса:

Кросс с жилом доме
Рис. 2.24. Кросс с жилом доме.

Симпатичная, компактная конструкция - и никаких проблем с надежностью и удобством обслуживания.

Кроме специальных кроссов можно использовать розетки, грозозащиты, клеммные коробки, соединители типа скотчлок, и тому подобные приспособления. Важно только помнить, что для 10 мегабит достаточно соблюдения требований Категории 3 (по сути, требуется "телефонное" качество). Но если предполагается использовать 100 мегабит - придется обеспечивать Категорию 5, и соответственно стоимость соединения сильно возрастет (или заметно упадет качество линии).

В заключение, два небольших организационных вопроса, которые часто выпадают из поля зрения начинающих провайдеров.

Во-первых, при строительстве внутридомовой разводки очень важно разделить зону ответственности за проложенный кабель. Как правило, провайдер обслуживает за свой счет только линию только до квартиры пользователя. Прочие работы ведутся за счет абонента. В некоторых кооперативах весь кабель обслуживается пользователем, но большого распространения такой подход по понятным причинам не получил.

Хотя известен по крайней мере один экзотический случай, когда для приема в сетевое сообщество требуется сдать небольшой техминимум. И это в сети на несколько сотен абонентов.

Во-вторых, кабелям нужна хорошая (и главное подробная) маркировка, причем желательно не только около портов активных устройств, но и в некоторых местах по ходу следования линий. Опыт СКС малоприменим не только из-за больших длин линий, но и разных идеологических подходов к сети. "Домашняя сеть" (в отличии от СКС) не статичная инфраструктура, она непрерывно развивается.

Способов маркировки достаточно. Но большинство стандартных малоудобны из-за низкой информативности. При работе монтажнику желательно знать как можно больше о линии - по крайней мере код (идентификационный номер), имя пользователя, адрес, IP. Постоянно носить с собой шпаргалку-расшифровку конечно можно, но не сложно предположить что из этой затеи выйдет в реальности.

Хорошо себя показали следующие варианты:

  • Самый недорогой и надежный - нарезаный линолеум. Кусочек, сантиметра полтора шириной, 3-4 длиной. Два отверстия, в которые пропускается кабель. Надписи делаются шариковой ручкой.
  • Внешне красивый способ - специальные бирки для ключей. Цветная пластмасса с бумажной вставкой, закрытой целлулоидом. При замене IP бумажка легко вытаскивается и заменяется на новую. И по цветам бирки могут отличаться как входящие, исходящие и пользовательские.
  • Бумажная бирка (часто закрытая скотчем). Способ не очень удобный, однако широко применяющийся на практике. Может быть выполнена как "флажком" (что иногда мешает при большом количестве портов), так и плотно примотанной к кабелю (маркировка трудноразличима).
  • Надпись по кабелю шариковой кучкой или специальным маркером. Это еще более неудобно, чем бумажная бирка, но то же широко используется...

Разбираться в кабельных линиях без маркировки удовольствие, мягко говоря, ниже среднего. Особенно если они проложены кем-то другим. Поэтому требовать от монтажников маркировку совершенно необходимое условие благополучного действия сети в течении длительного времени.

Глава 17 : Особенности оптоволоконных кабелей

Для быстрой езды нужна не только широкая полоса, но и ровный асфальт.

У традиционных "медных" коммуникаций есть масса достоинств - дешевизна, простота монтажа, устойчивость к внешним условиям... Но есть два недостатка, которые не позволяют говорить о таких кабелях как о будущем Ethernet-провайдинга.

Это подверженность электрическим наводкам (грозовым разрядам и другим факторам) и недостаточная дальность передачи на высокоскоростных протоколах. И то, и другое существенно тормозит развитие сетей в техническом плане и заметно снижает надежность даже простых (и недорогих) решений.

Действительно, несмотря на все грозозащитные мероприятия, воздушные линии очень уязвимы. И можно считать хорошим результатом, если за год от наводок выйдет из строя не более 3-5% портов. Для дорогого высокоскоростного оборудования это непозволительные потери.

С другой стороны, расстояния между стандартными активными устройствами для передачи со скоростью 2Мб могут достигать трех километров, при 10Мб - 500 метров (при использовании П-296), для 100Мб - не более 200-300 метров. Это не только ограничивает дальность передачи, но вдобавок не позволяет использовать эффективные топологические решения (звезда, кольцо).

Оптоволокно не имеет указанных недостатков, но имеет свои минусы. Прежде всего это высокая стоимость и сложность работы как с самим кабелем, так и отдельными волокнами. Тем не менее, очевидно, что рано или поздно подавляющее большинство междомовые линий домашних сетей будет прокладываться при помощи оптоволокна.

И готовится к этому нужно уже сейчас - закладывая оптоволоконные решения если не по всей сети, то, по крайней мере, на важнейших ее участках.

Пожалуй, главная сложность работы с оптоволокном - психологическая. Но нужно понимать, что пока волокно покрыто оболочками, оно не сломается при соблюдении максимальных радиусов изгиба - около 20 наружных диаметров. Для волокна в полиакрилате (в самой тонкой оболочке - 0.25 мм) он составляет около 5 мм.

Работать с хрупким кварцевым стеклом после "меди" просто страшно. Поэтому перед началом работы рекомендуется отрезать от кабеля кусок длиной в пару метров и поэкспериментировать. Разделать, вытащить волокна. Попробовать их сломать. Потом попробовать сломать их в буфере, а потом - в буфере и модуле (если он есть).

Убедиться, что это не просто, что волокно достаточно прочно, и может выдержать самые тяжелые испытания. Например, модуль с ним можно завязать узлом, и даже затянуть узел - все равно не сломается. Конечно, могут возникнуть микротрещины, но надо ведь как-то преодолеть страх перед "стеклом".

После этого можно сделать вывод - так ли страшно оптоволокно, как кажется. И разумеется, начать его применять в повседневной работе.

[ править]

Основные варианты конструкции волокон

  • Плотный или свободный буфер;

Отличие между плотным и свободным буфером требует более обстоятельного разъяснения.

Какова самая главная задача конструкции оптического кабеля? Ответ тривиальный - защита волокна от повреждения. На память приходит многослойная громоздкая конструкция с множеством элементов не совсем понятного назначения. В недрах которой совсем теряется несколько тонких и хрупких волокон.

Но прогресс не стоит на месте. Уже давно в офисах прокладываются оптоволоконные системы с кабелями, которые мало отличаются по виду от обычной витой пары. Где грань между такими непохожими конструкциями?

Можно сказать, что первое и основополагающее различие - применение волокон в свободном или плотном буфере.

В конструкции со свободным буфером волокно защищено только базовым покрытием (обычно 250 µм) из полиакрилата (оргстекла). И расположено в пластиковой трубке (модуле) с внутренним диаметром, который намного больше, чем само волокно (около 5 мм).

Возможно наличие только одного волокна в модуле (так называемый неуплотнённый кабель), или нескольких - уплотнённый. Модули обычно изготавливают из полимера, сокращённо называемого ПБА. Он более твёрдый, чем полиэтилен, и не изменяет так сильно своих размеров от температуры.

Внутреннее пространство модуля обычно заполняется водоотталкивающим гелем, иногда капроновыми волокнами. Такая конструкция прекрасно изолирует волокно от температурных колебаний, влаги и внешних механических сил, воздействующих на кабель.

Если составить несколько модулей, добавить трос, жесткий каркас, загнать под единую оболочку, или броню - получится как раз то, что массово применялось и применяется для прокладок под землей и по воздуху.

Кабель в свободном буфере
Рис. 3.1. Кабель в свободном буфере.

Один наполненный гелем модуль, диэлектрический, армированный, годится к применению при внешних работах.

К недостаткам можно отнести как высокую стоимость самого кабеля, так и сложность разделки (совершенно необходимы специальные кроссовые коробки, сплайсы, сварка, пигтейлы).

Другая техника защиты волокна - плотный буфер - использует непосредственную экструзию (выдавливание) пластика вокруг базового покрытия волокна. Такие конструкции способны выдерживать сильные ударные и давящие нагрузки без повреждения волокна. Плюс легкость и удобство работы, что, безусловно, дорогого стоит.

Минусы волокна с плотным буфером - низкая защита от влаги, напряжений и изменений температуры.

На первый взгляд все вышеизложенное позволяет рекомендовать однозначный выбор -
свободный буфер для улицы,
плотный буфер для помещения.

Однако времена меняются. И все больше продавцов кабеля настойчиво предлагают плотный буфер для наружных прокладок. Это дешевле в прокладке, и намного удобнее в оконцовке. При помощи несложных и относительно недорогих инструментов можно наклеить разъемы прямо на кабель, и обойтись без коммутационных коробок и сложных операций разделки и сварки.

И вообще - с такой оптикой можно работать почти как с обычной витой парой.

Кабель в плотном буфере
Рис. 3.1. Кабель в плотном буфере.

На рисунке влагоустойчивый кабель с плотным буфером 900µм, пригодный для внутренних и внешних работ. Температура использования от -40 до +80.

Без всяких сомнений, у оптического кабеля с волокнами в плотном буфере масса достоинств и большое будущее. Остается только недоверие к его сегодняшним эксплуатационным характеристикам. Уж больно хрупок и незащищен на первый взгляд. И не известно, как отреагирует на российский холод...

Что выбрать для строительства сети с массовыми прокладками "по открытому воздуху" между домами?

Если это кабель для коротких линий междомовой разводки - скорее всего имеет смысл применить кабель с плотным буфером. Он удобнее в работе, легко проводится по стоякам слаботочной проводкии, занимает мало места в ящиках (и тем более не требует специальных кроссовых колодок).

[ править]

Монтотуб против многотуба

[ править]

Склеивать, сваривать, или использовать другие технологии

Споры по выбору технологии подчас не уступают религиозным войнам "Windows против Linux". поэтому и ответ будет похожий - лучший способ тот, которым хорошо владеют ваши монтажники.

Обоснованно считается, что сварка самый надежный и самый качественный способ. И не обязательно самый дорогой. Себестоимость сварного соединения очень низка. Требуется только термоусадочная гильза и... Дорогостоящий сварочный агрегат (от 3 до 30 тысяч долларов). Можно сказать, что оборудование окупится через несколько тысяч соединений.

Если такого объема работ нет, то можно пригласить специалиста (фирму) уже имеющую такой агрегат. Такая услуга обойдется от 3 до 10 долларов за волокно. В зависимости от конкуренции в данном регионе.

Однако, часто качество и надежность сварки избыточна для большинства линий домашних сетей. В этом случае можно использовать приклейку коннекторов или сплайсы. В принципе, данные способы пригодня для всех типов кабеля. Однако особенно выгодны, когда волокна в плотном буфере - в этом случае можно обойтись вообще без специальных ящиков, защищающих волокна и место соединения от повреждения.

При соблюдении технологии надежность и качество клеевого соединения мало уступает сварке, а стоимость заметно меньше. Плюс к этому, работу можно выполнять недорогим инструментом и своими силами. Часто это намного удобнее.

Соединение с использованием сплайсов дороже предыдущих способов (сплайс стоит около $10). Однако оно очень быстро и может выполняться монтажниками с самой невысокой квалификацией. Хотя сплайсы первоначально предназначались для быстрого (и временного) ремонта кабелей, сейчас производители соединений дают длительную гарантию на свои изделия (до 10 лет). Поэтому немагистральные линии вполне можно терминировать таким способом.

Кроме этого, существует несколько фирменных технологий обжимного присоединения разъемов. Эти способы быстры, эффективны, но дорогостоящи. Поэтому на российском рынке применяются редко.

На этом можно закончить краткое перечисление способов терминации кабеля и перейти к подробному рассмотрению каждой технологии в отдельности.



Глава 18 : Клеевое соединение

Подготовка

Вопреки распространенному мнению, качественно выполненная склейка практически не уступает по своим потребительским свойствам сварному соединению. Точнее сказать, в последнем случае к волокну кабеля присоединяется пигтейл - отрезок волокна с разъемом, который был наклеен в заводских условиях. Конечно, промышленная полировка лучше "наколенной" (если она на самом деле сделана на хорошем оборудовании). Но разница может быть совершенно несущественной для линий "междомовой" или "межрайонной" длинны.

Так что основными недостатками клеевой технологии нужно признать большое время работ (в несколько раз дольше сварки), и необходимость высокой квалификации монтажников. А основным достоинством - возможность выполнения работ своими силами, в удобное время. И именно этому посвящен следующий материал.

Предположим, конец оптоволоконного кабеля уже заведен в помещение, где он должен быть разделан.

Первое, что нужно сделать - подготовить цивилизованную рабочую площадку (насколько это реально). Желательна положительная температура (но промышленный тепловой пистолет позволит обойтись и без этого), хорошее освещение, и хоть что-то, напоминающее стол. Теоретически реальны варианты, предусматривающие установку палатки прямо на крыше здания, но желательно обойтись без такой экзотики.

[ править]

Внешняя оболочка

Кабели бывают разные по конструкции. Простейший принцип снятия внешней оболочки - сделать кольцевой надрез на всю глубину изоляции, включая бронепокровы, затем "сломать" оболочку и стянуть её через свободный конец. Надрез удобнее всего делать с помошью кабельного ножа с регулируемой высотой выступания лезвия, но вполне можно обойтись и обычным. Так как оголить нужно не менее метра волокон, операцию придется повторить несколько раз (по 20-30 см).

Если бронепокров представляет собой стальную ленту или стальные проволоки, сделать кольцевой разрез будет невозможно. В этом случае снятие внешней оболочки можно делать в следующем порядке. Ножом срезать полиэтиленовую наружную оболочку вдоль кабеля на необходимую длину. Затем снять ее, расплести проволоки, и хорошими кусачками перекусить их у основания (осторожно! Как правило используется проволока, прошедшая термообработку, иначе говоря "калёная").

В случае возникновения трудностей при снятии кусков внешней оболочки на уже зачищенном участке можно удалить ненужные внутренности кабеля (силовой элемент, пустые оптические элементы, замотанные ленты и нити). Силовой элемент отрезать "под корень" нельзя, его очень желательно в недалёком будущем надёжно закрепить.

Если кабель имеет плотный буфер, то после снятия оболочки можно сразу приступать к наклейке разъемов, как это будет описано в следующем параграфе.

Но для кабеля с гидрофобным заполнением все только начинается. Так как гидофоб является немного загущенным маслом, самый первый шаг - герметично изолировать остаток кабеля от места разделки. Это можно сделать изолентой. Затем можно протереть несколько раз модули газетой или подобной мягкой бумагой. Далее нужна ветошь и жидкость для растворения гидрофоба.

Кабель со снятой внешней оболочкой
Рис. 3.3. Кабель со снятой внешней оболочкой.

На фотографии хорошо видны модули. Это пластиковые трубки, обычно заполненные гидрофобным (отталкивающим влагу) гелем, в которых находится оптическое волокно (или несколько волокон).

Для очистки модулей снаружи как правило используется уайт-спирит, реже бензин, ацетон или подобные растворители для ЛКМ (они слишком сильно пахнут). Хорошо подходит фреон (хладон) - запаха нет, а чистит за один проход.

Но внимание! Всё вышеописанное не относиться к гидрофобу внутри оптического модуля. Его сильными растворителями чистить нельзя, только спиртом (изопропиловым или этиловым). Спирт рекомендуется применять с минимальным содержанием воды. Хорошо подходит этиловый из аптечных бутылочек с надписью "Раствор медицинский антисептический".

После снятия грязной внешней оболочки с кабеля и очистки модулей необходимо тщательно вымыть руки. Волокно грязи не любит.

[ править]

Модули

Модуль можно зачистить скальпелем (лезвием, острым ножом), если аккуратно надрезать с открытого конца вдоль модуля. При кольцевых нардрезах есть очень большой шанс перерезать волокно, хотя при помощи стриппера это можно сделать без риска.

Снятие модуля
Рис. 3.4. Снятие модуля.

Оголять нужно столько, сколько нужно для удобной работы. Если конец кабеля лежит на столике (пусть и импровизированном), то может хватить и 30 см. Хотя не помешает запас на случай неудачной приклейки, под укладку в коробку, и т.п. Хоть по нормам и положено оголять не менее 2 метров, но, на мой взгляд, это совершенно излишне.

Если конец кабеля закреплён под 4-х метровым потолком, то лучше зачистить его весь, чтобы не делать полировку на весу.

Волокно необходимо протереть от остатков геля. Это можно сделать любой ветошью или обычной салфеткой. Специальные безворсовые салфетки имеет смысл использовать только для протирки торцов разъёмов.

Разделанное волокно
Рис. 3.5. Разделанное волокно.

Оголенным волокно оставлять, конечно, нельзя. Как уже говорилось выше, его может разрушить влага даже несмотря на защитное покрытие (буфер). Да и механической прочности перед укладкой в коробку прибавить не помешает.

Для этого используется тонкая пластиковая трубочка - кембрик. На фотографии ее можно видеть на стуле, свернутой в кольцо (почти не видно, тонкая и прозрачная). Для более легкого проталкивания волокна в кембрик в последний набирают спирт, по инструкции даже существуют специальные приспособления. Видеть их в работе не удалось. Реальность проще. Наверно, несложно догадаться, чем засасывается спирт в кембрик на практике.

Стык кембрика и модуля уплотняется термоусадочной трубкой (на фото зеленая трубочка, лежащая на стуле). При ее отсутствии подойдет и изолента - при наличии навыка работы с ней.

В качестве кембрика так же можно использовать снятую оболочку модуля, желательно, отмытую спиртом от гидрофоба. Но как правило, она слишком жесткая, и неудобная в работе. Еще один вариант - китайская термоусадка, но она стоит дороже обычного кембрика.

Волокна с надетым кембриком
Рис. 3.6. Волокна с надетым кембриком.

Шприцы, лежащие на стуле, содержат в себе клей. Прозрачный однокомпонентный набран из АМПовского тюбика (лежит на стуле). Два других с двухкомпонентным клеем от Lucent. Он не портится длительное время, и его так и носят от объекта к объекту - в шприцах.

[ править]

Снятие буфера

Голубое пластиковое устройство сложной формы - стриппер - служит для снятия буфера, и его работу можно видеть на рисунке ниже.

Снятие буфера с волокна
Рис. 3.7. Снятие буфера с волокна.

Несмотря на игрушечный вид, стоимость устройства около $100. При малом опыте использования, возможны царапины на волокне, но для этого надо специально стараться.

Вообще, инструмент для снятия полиакрилатного буфера бывает нескольких видов. На мой взгляд, самый удобный инструмент типа "Miller" - похож на обычный стриппер для зачистки изоляции медных кабелей, но содержит калиброванную под оптоволокно дырку. После некоторой тренировки им возможно снимать все типы полиакрилата и буферных покрытий 0.9 мм, включая отечественные, самые жесткие.

Стрипперы типа "No-Nik" и разнообразных прищепок (подобно показанной на рисунке) удобны для мягких покрытий, но не так универсальны. Так же существует термомеханический стриппер "УСП", производимый Владимирским заводом "Элетех", стоимостью $100.

Есть и кустарная технология снятия буфера. Для этого надо волокно опустить на некоторое время в ацетон (желательно нагретый, это ускоряет дело). После такой процедуры буфер снимается просто ногтем.

Ну, а если руки очень опытные, можно снять буфер и с помощью бритвочки. Особенно хорошо для этого подходит старая добрая "Нева" ("Жиллет" не годится).

[ править]

Проверка волокна

Последнее, что стоит сделать на стадии подготовки - проверить как волокно входит в разъем. Конечно, если используется качественный импортный кабель, и разъемы известной фирмы - это скорее всего лишняя операция. Но на практике, домашние сети предпочитают дешевизну качеству.

Поэтому желательно перед манипуляциями с клеем сначала попробовать засунуть волокно в чистый капилляр разъёма. Были случаи, когда это сделать не удавалось (эллипсоидное, неравномерное по сечению волокно - пожалуй самый страшный брак отечественных кабелей).

Многомод должен входить в капилляр без усилий. Одномод может и с усилием, но разумным. Если вталкивать слишком сильно, волокно может обломиться. Осколки удаляются специальной калиброванной проволокой (125 мкм).

В совсем тяжелых случаях (некачественных коннекторах) рекомендуется проверять капилляр разъёма сначала проволокой, еще до волокна.

[ править]

Самое главное в этом процессе - сам клей

В общем случае клей для оптоволокна должен быть:

  1. Прочным;
  2. Водостойким;
  3. Не давать усадки;
  4. Не давать пузырей;
  5. Медленно схватываться в обычных условиях и быстро – в специальных.

Кроме обязательных физических условий, на сегодняшний день правила выбора клея можно расширить следующими пунктами:

  1. Клей должен быть эпоксидный двухкомпонентный;
  2. Клей должен смешиваться из компонентов 1:1;
  3. Клей должен быть высокотемпературной сушки;
  4. Желательно изменение цвета клея после застывания.

На практике, мне пришлось столкнуться с двумя типами - Lucent'овским двухкомпонентным, и AMPовским однокомпонентным. Так же известны двухкомпонентные TRA-BOND F123, H05-100-R2 производства FIS, эпоксидная смола EpoTek 353ND...

Первый показался намного более практичным, особенно для неопытного склейщика. Не портится, можно пользоваться шприцами (в которых его удобно хранить) хоть полгода. Так же он медленнее высыхает при обычной температуре, а значит больше шансов исправить ошибку.

Однокомпонентный AMP по удобству работы не далеко ушел от "супер-клея". Похож и по запаху, и по скорости высыхания. Набирать его в шприц можно только непосредственно перед работой. Тюбик с ним показан на одной из фотографий предыдущего обзора. После работы неиспользованные остатки можно смело выкинуть. Хотя, при маcсовой склейке в удобных условиях (например, кросс линий на 100 в офисном помещении), АМР может оказаться удобнее и быстрее в работе.

Вообще, фирменных видов клея существует не один десяток. Поэтому не имеет смысла пытаться их все описать - все равно придется использовать то, что есть у ближайшего продавца. Да и работа от типа клея зависит не слишком сильно.

Стоит специально отметить, что на крайний случай можно обойтись вообще без специального клея. В опытных руках сгодится "Супер-клей" китайского или отечественного производства. Хотя он не водостойкий, и схватывается при любой температуре (надо все делать быстро и с первой попытки).

Второй вариант - эпоксидная смола. Особенно, если ее развести ацетоном и добавить пластификатора (касторки). Но это процесс тонкий, непредсказуемый, и использовать его стоит только в совсем безвыходной ситуации.

[ править]

Склейка

Предположим, что двухкомпонентный клей выбран, коннектор проверен, и нужно приступать к работе.

Нанесение клея на коннектор
Рис. 3.8. Нанесение клея на коннектор.

В калиброванное отверстие коннектора клей продавливается шприцом так, что бы с наружной стороны выступила небольшая капелька (это доказывает, что весь канал заполнен).

Нанесение клея на волокно
Рис. 3.9. Нанесение клея на волокно.

Затем наносят клей на зачищенное волокно. В случае, если используется двухкомпонентный состав, на коннектор наносят клей, а на волокно - отвердитель. Или наоборот - разницы нет никакой.

Главное не забыть надеть заранее на волокно пластиковый хвостовик-чехольчик. А после него - обжимную втулку. После приклейки коннектора это будет уже невозможно.

Далее приходит черед первой, но не последней операции, которая требует твердой руки и отсутствия похмельного синдрома. Можно заранее потренироваться на вдевании нитки в иголку.

Ввод волокна в коннектор
Рис. 3.10. Ввод волокна в коннектор.

Волокно медленно и аккуратно вводится в коннектор. Зазоры "нулевые" (а на одномоде и того меньше), вылезают все огрехи. Начиная от плохо снятого буфера, и кончая "эллипсным" волокном.

Именно на этой стадии удобны двухкомпонентные клеи. Всегда можно остановиться, прочистить канал, и начать заново. Если при ошибке клей успеет "схватиться", то коннектор (2-3 доллара) можно выкинуть.

Вводить волокно нужно до тех пор, пока буфер не упрется в край. Это сразу чувствуется. Больше чем нужно протолкнуть все равно не удастся.

Дальше нужно дождаться полимеризации клея. Можно оставить работу до следующего дня, можно нагреть разъемы в специальной муфельной печке (ее роль с успехом заменяет тепловой пистолет). Кстати, в этом процессе более удобны металлические разъемы ST. Пластиковые SC при неравномерном или слишком сильном нагреве могут покоробиться.

После высыхания клея можно приступить к следующей операции.

[ править]

Скалывание

Пожалуй, самая ответственная часть всего процесса. Ошибка приводит к порче коннектора и возвращению к началу всего процесса.

Скалывание
Рис. 3.11. Скалывание.

Суть процесса проста - отрезать (сколоть) хвостик волокна, торчащий из коннектора для последующей шлифовки. Сколоть больше - будет каверна, которую не исправить. Оставить много - волокно может неровно отколоться при начале шлифовки.

Главный инструмент так и называется - "скалыватель". О них написаны целые трактаты в прайсах. На фото, например, стеклянный с алмазным напылением. Стоит что-то в районе 400 долларов. Приходилось использовать и другой - с твердосплавным наконечником (около 200 долларов). Особого отличия не увидел - но профессионалы на стеклянный не нахвалятся.

Впрочем, в скалывателе нет ничего хитрого. Если все сделано правильно, и на конце разъема есть микрокапля (выдавленная из канала), то скалывать можно почти любым предметом, способным нанести дефект на стекло. Подойдет хорошо заточенная керамическая пластинка, заготовка для токарного резца из твёрдого сплава, даже острый нож или бритва.

В этом случае более чем вероятно, что при шлифовке кривизна скола "уйдет" в каплю клея, и не дойдет до торца коннектора. Но надо отметить, что при большой капле шлифовать торец придется заметно дольше.

После нанесения дефекта на волокно, движением перпендикулярным оси волокна, пальцами движением вдоль волокна аккуратно снимаем обломок. Его нужно аккуратно убрать в заранее приготовленную коробочку, так как из обломков получаются отличные занозы. Их не видно даже под лупой и избавление от них происходит только естественным путём.

[ править]

Полировка

Если после скалывания кончик волокна остался заметно длинный - попробуйте для начала "снять" лишнее об шлифовальную бумагу "на весу", легкими (но не резкими) касаниями.

Из инструментов понадобятся:

  • Оправка, причем крайне желательна именно металлическая. Пластиковую часто "наволакивает"". Хотя, при цене 5 баксов против 50 стоит и подумать о выборе.
  • Стекло-столик. Стекло должно быть, разумеется, полированным. Что бы не мучаться с поиском (не думаю, что его легко купить отдельно), можно использовать качественное зеркало (но ни в коем случае не использовать оконно-тепличный вариант). Размер стекла по вкусу.
  • Полировочная пленка, она же шкурка. Продается по цене около 1-2 долларов за большой лист (хватает на 4-8 коннекторов). Бывает нескольких типов. Мне пришлось работать с "рыжей" и "зеленой" от Lucent. Первая "крупная", 10 микрон. Вторая для окончательной доводки, с зерном в 1 микрон.
Первичная полировка
Рис. 3.12. Первичная полировка.

Перед вставлением коннектора в оправку, ее надо хорошо протереть, особенно отверстие. Допуски настолько малы, что коннектор в грязное отверстие оправки просто не войдет, или хуже того, застрянет на половине.

Работа ведется движениями, похожими на "восьмерку" или "бесконечность". Кому что ближе. Кругами или "туда-сюда" полировать нельзя.

Экономить на бумаге можно - внешне ее износ не виден. Но работа при этом резко замедляется. Снять с торца коннектора слой больше нормы невозможно - керамику (ферул) "рыжая" и "зеленая" шкурка не берет. Остается вероятность сделать каверну на торце волокна, но для этого нужно очень сильно постараться.

Окончательная полировка
Рис. 3.13. Окончательная полировка.

После грубой "рыжей" коннекторы обрабатываются на тонкой "зеленой" пленке. Если все сделано хорошо, то процесс быстрый и не рискованный.

Момент перехода операций, и окончательной готовности, определяется при помощи микроскопа. Можно, конечно, обойтись методом "тыка". Но на мой взгляд именно микроскоп совершенно необходим в сумке инструментов. Это последнее устройство, без которого можно обойтись, несмотря даже на его относительно не маленькую (около 150 долларов) цену.

Виды дефектов
Рис. 3.14. Виды дефектов. Cлева направо: перекос, глубокий скол, недостаточно обработанный торец.

Картинка, которую можно видеть в микроскоп, не слишком разнообразна. Идеальной будет равномерно темная (или светлая) внутренняя окружность. Если проверять работу по ходу полировки почаще, то все становится понятным и очевидным.

Если небольшая каверна не выводится полировкой, применяют специальную алмазную шкурку, которая может снимать слой с керамического торца разъема. Причем, работа ведется с водой (в отличии от полировки, которая делается только "всухую").

Шлифовка ферула
Рис. 3.15. Шлифовка ферула.

Теоретически, можно вывести даже миллиметровый скол. Но работа долгая и утомительная. И если "не получилось" проще приклеить другой коннектор. Хорошо, что применять такой способ приходится не часто.

[ править]

Укладка в коробку

После приклейки можно, наконец, уложить все в коробку. Подсоединить коннекторы к оптическим соединителям. Разложить волокна. Крепко закрепить оболочку кабеля на коробке (делали мощными капроновыми стяжками).

Укладка в коробку
Рис. 3.16. Укладка в коробку.

На фотографии показана недорогая полусамодельная коробка. Но внешнему виду и удобству она конечно уступает фирменным аналогам, но зато стоит менее $20.

Вообще, подойдет практически любая коробка (вообще можно смонтировать кабель на стене и залить монтажной пеной). Но нужно соблюдать следующие условия:

  1. Кабель должен быть надёжно закреплён как оболочкой, так и силовым элементом;
  2. В разделанное место не должна попадать вода и пыль;
  3. В коробке должно быть места столько, чтобы выдержать все нормы на максимальный радиус изгиба кабелей и зачищенного волокна.

Кстати, неплохие коробки получаются из электрошкафчиков. Места много, есть кабельный крепёж. И сертификаты то же в наличии.

Определить, какое волокно откуда, по цвету оплетки обычно невозможно. Вот так Российские производители экономят на красителе. Страшного в этом ничего нет. Волокна надо "просветить" и отмаркировать.

Сделать это можно при помощи обычного фонарика, а в его отсутствие хватит и светодиода ближайшего хаба. Свет, направленный с противоположного конца кабеля, отчетливо виден невооруженным глазом как яркая точка на торце коннектора. Еще удобнее смотреть на это в микроскоп - в этом случае можно просветить волокно даже спичкой.

Заодно будет понятно, не было ли сломано волокно где-то в процессе приклейки коннекторов.

Если остались лишние разъемы, или большие петли волокна - их обязательно нужно закрепить. На крайний случай - даже скотчем.

Приклейка коннекторов закончена
Рис. 3.17. Приклейка коннекторов закончена.

Далее остается закрыть коробку крышкой, и повесить на стену в заранее выбранном месте.

[ править]

Список необходимого инструмента

Вот примерный набор инструмента, который нужен для клеевого монтажа разъемов на оптоволокно.

  1. Кабельный нож для поперечной и продольной надрезки оболочки кабеля. Заменяется обычным.
  2. Тросокусы для борьбы с силовыми элементами. Заменяется хорошими кусачками и пассатижами
  3. Стриппер оптического модуля 3 мм. Ищется у электромонтажников, они им провода зачищают. Заменяется скальпелем.
  4. Стриппер оболочек волокна (рекомендуется CFS-2). Заменяется бритвой.
  5. Ножницы для резки упрочняющих нитей. Заменяются бытовыми с плотно прилегающими и достаточно острыми лезвиями.
  6. Муфельная печь. Заменяется тепловым пистолетом.
  7. Скалыватель. Заменяется твердосплавным или керамическим резцом.
  8. Оправка и шкурки для полировки. Заменять не целесообразно, так как стоимость все равно небольшая.
  9. Микроскоп. Желательно не заменять.
  10. Универсальный кримп для обжатия коннекторов (нужен не для всех видов кабелей).



Глава 19 : Сварка, установка муфт

Нет сомнения, технологии соединения оптических волокон непрерывно совершенствуются. Повышается надежность, снижается стоимость, упрощается инструмент... Но не смотря ни на все инновации сварное соединение по прежнему остается самым качественным и самым недорогим способом.

Но есть одна оговорка - высокая стоимость оборудования для сварки волокон. На этом факте придется остановиться подробнее.

Физический принцип сварки прост. Нужно очистить волокно от буфера, обеспечить его ровный скол (с точностью до 1 градуса). Зафиксировать в сварочном аппарате. Затем сблизить торцы волокон, оплавить их, после чего расплавить с одновременным сведением. Но когда дело доходит до мелочей, становятся видны сложности.

Во-первых, нужен очень ровный скол волокна. Если для клеевого соединения в качестве скалывателя можно использовать даже бритвочку (а приличный инструмент стоит от $50-100), то для сварки этого совершенно не достаточно. Скалыватели напоминают маленькие станки, и стоят от нескольких сотен до 2-3 тысяч долларов.

Во-вторых, торцы волокон перед сваркой нужно очень точно совместить. В принципе, это можно сделать и механически, при помощи микроскопа и микровинтов. Но юстировка в двух плоскостях дело не простое, трудоемкое, и не слишком точное. Поэтому механические аппараты уже давно не применяются, они вытеснены дорогими автоматическими или полуавтоматическими устройствами.

Большинство из современных моделей использует систему выравнивания волокон по изображению в параллельном пучке света (PAS-система). При таком методе юстировки волокна освещаются сбоку параллельным пучком света так, что оболочка и сердцевина фокусируют свет, действуя как цилиндрические линзы. Таким образом формируется изображение, на котором видны границы сердечника (это особенно важно) и оболочки волокна, что позволяет определить эксцентриситет в каждом из волокон.

Такая система особенно распространена в аппаратах японских производителей. Она используется и для грубой юстировки, и для тонкой подстройки волокон.

У европейских производителей PAS-система используется для грубой настройки. Тонкая юстировка у аппаратов фирмы Siemens осуществляется по максимуму мощности излучения, передаваемого через сварное соединение (LID-система). У аппаратов фирмы Ericsson тонкая настройка осуществляется по тепловому изображению сердцевины и оболочки в дуге электрического разряда.

И в-третьих, кроме проблемы выравнивания есть сложности при сварке разных типов волокон. Это в общем менее важно, чем юстировка, но длительность и интенсивность электрической дуги то же имеет значение.

Более того, на самых современных моделях применяются сложные алгоритмы повышения качества соединения. Например, оси волокон предварительно разводятся на такое расстояние, на которое (согласно компьютерному расчету) надо развести оси сердцевины волокон для совмещения их силами поверхностного натяжения при сварке.

Такие меры позволяют достигать минимальных потерь на соединение на сварном стыке (порядка 0,02 дБ), что в десятки раз меньше, чем при использовании других технологий.

Как ни странно на первый взгляд, сварка более качественна, чем наклейка разъемов, при которой само промежуточное соединение отсутствует. Проблема тут в сложности ручной полировки торцов разъемов. Для обеспечения точности работ нужен мощный 400-кратный микроскоп, измеритель обратных потерь, специальные пасты, и желательна химическая полировка на последней стадии. Кроме этого, при "полевой" работе затруднительно соблюдение геометрии керамического наконечника.

Однако, все вышесказанное имеет большое значение только для серьезных магистральных каналов. Но в случае небольшой разводки масштаба микрорайона преимуществом "в потерях" сварка не обладает.

Поэтому основными достоинствами сварки будет долговечность, надежность, и невысокая стоимость соединения (если не учитывать стоимость оборудования). Учитывая появление на рынке б/у сварочных аппаратов стоимостью менее пяти тысяч долларов, сварка становится вполне привлекательным способом при активном использовании оптоволокна.

Особенно удобна сварка при соединении кабелей в муфтах (т.е. там где стандартные разъемы просто не нужны). Именно такой случай рассмотрен в следующем примере.

Следующий чердак можно назвать кошмаром сетестроителя, но именно на нем нужно установить муфту на оптоволоконный кабель.

Кошмар сетестроителя
Рис. 3.18. Кошмар сетестроителя.

Разделка кабеля делается вполне традиционным способом. Снятие буфера то же. Но вот для скалывания применялся следующий аппарат (стоимость около $1500):

Прецезионный скалыватель
Рис. 3.19. Прецезионный скалыватель.

Работа с таким инструментом проста и по сути не требует навыков. Скалывать "взводится", в него вкладывается конец волокна. Затем пружина освобождается, нож падает, и... Скол готов.

Рабочее место в данном (экстремальном) варианте было сделано из подручного материала.

Рабочее место сварщика
Рис. 3.20. Рабочее место сварщика.

Вместо стула - ведро. Стол - кусок ДСП, установленный на 4 стопках кирпичей. Смотреть страшно. Кругом голубиный помет. И на всем этом стоит аппарат за 18 тысяч долларов.

Все кабеля перед сваркой заведены в муфту-треххвостку, их оболочки намертво закреплены на специальной площадке. Модули сняты. После этого работа идет только с волокнами.

Сварка на автомате Fujikura выглядит не романтично. Волокно вкладывается в аппарат, фиксируется простыми зажимами, и... все. Совмещение, сварка, проверка - все на автомате, да еще с показом процесса на жидкокристаллическом мониторе. Главное, не забыть вовремя надеть трубочку защитной гильзы.

После сварки автомат проверит прочность соединения на разрыв и приблизительно измерит качество шва.

Конечно, перед работой есть этап настройки на волокно, но он не занимает много времени.

После сварки место стыка волокон герметизируют гильзой (термоусадочной трубочкой, с вставленным внутрь для жесткости металлическим штырьком). Для нагрева гильз на сварочном аппарате предусмотрено специальное приспособление-печка.

Муфта изнутри
Рис. 3.21. Муфта изнутри.

Затем получившуюся гильзу аккуратно укладывают в гнездо муфты, если такое есть в наличии. Самодельщики - просто приклеивают на скотч. Результат не так красив, но муфту можно сделать из первой попавшейся герметичной коробки. Но вообще говоря, серийные муфты стоят не дорого (от $30), и заменить их чем-то сторонним без катастрофической потери качества сложно.

Желательно только промаркировать волокна (даже если муфта неразборная, она служит десятки лет, за это время может случиться всякое). Не помешает положить внутрь мешочек с силикогелем для поглощения влаги.

Герметизируется вся конструкция при помощи толстой пластиковой трубы, и термоусадочных чехлов с отводами под кабеля, закрывающих края. Изнутри чехлы покрыты специальным клеем. При нагревании тепловым пистолетом все схватывается намертво. Главное не перегреть, не расплавить сам кабель.

Готовая муфта
Рис. 3.22. Готовая муфта.

Так выглядит готовая конструкция. При достаточно неприглядном внешнем виде у соединения меньше шансов пострадать от рук вандалов, поэтому крепеж выполнен нарочито небрежно и неаккуратно.

Глава 20 : Прочие технологии монтажа оптических разъемов

Кроме традиционной сварки и приклейки разъемов существует более полудюжины "фирменных" технологий монтажа оптических разъемов и (или) соединения волокон. Следующий материал представляет собой краткий обзор некоторых из них.

Содержание

  • 1 Hot Melt (размягчение при нагревании) от фирмы 3M
  • 2 Cold Cure (холодная полимеризация), Easy Fit (легкая вставка), Fast Epoxy (быстрая эпоксидная смола)
  • 3 Fiber Grip (зажим волокна, Amphenol), Crimplock (фиксация обжимом, 3M), Light Crimp (легкий обжим, AMP)
  • 4 Light Crimp Plus
  • 5 Механические сплайсы.
  • 6 MT-RJ
  • 7 Экстремальное соединение оптоволокна
[ править]

Hot Melt (размягчение при нагревании) от фирмы 3M

Данная технология наиболее (из всех остальных) близка к "классической" приклейке разъемов. Отличие заключается в использовании специальных разъемов, предварительно заполненных специальным компаундом еще на стадии производства.

При нагревании до 80С компаунд размягчается, и в него можно ввести очищенное заранее волокно. После остывания оно прочно фиксируется в канале разъеме, и может быть отполировано обычным (вернее упрощенным из-за отсутствия остатков клея) способом.

Для удобства работ 3М предлагает даже специальную печку на батарейках, но скорее всего можно обойтись и обычным тепловым пистолетом.

Однако, достоинства - многоразовое использование разъема, отсутствие операции склейки и ускорение полировки - направлены в основном на экономию времени, при заметном росте себестоимости соединения. Плюс к этому появляются недостатки (продолжения достоинств) - нестойкость разъема при повышенной температуре (80С в общем не слишком много для узла на жаркой крыше) и сложность скалывания волокна (спасительной капельки клея в этом случае нет).

Случаев использования данной технологии в домашних сетях неизвестны, хотя, в принципе, Hot Melt должен быть достаточно удобен для этой области применения. Возможно, останавливает стоимость разъемов, но скорее, дело в малой известности метода.


[ править]

Cold Cure (холодная полимеризация), Easy Fit (легкая вставка), Fast Epoxy (быстрая эпоксидная смола)

Фирменные способы наклейки разъемов от BICC Brand Rex, Huber&Sunnor, AT&T и AMP практически идентичны с обычной технологией. Главное отличие - использование специальной эпоксидной смолы с холодной полимеризацией.

Исключение из работы нагревания и охлаждения конечно ведет к ускорению работы, но не на столько, что бы вытеснить остальные способы приклейки. К минусам можно отнести быструю фиксацию волокна. Малейшая ошибка ведет к непоправимой порче разъема.

[ править]

Fiber Grip (зажим волокна, Amphenol), Crimplock (фиксация обжимом, 3M), Light Crimp (легкий обжим, AMP)

Данные технологии существенным образом отличаются от представленных выше. При монтаже разъемов не используется никаких клеящих или связывающих составов. Фиксация волокна в сердцевине разъема осуществляется при помощи специальных механических элементов.

Технология Fiber Grip в качестве механического фиксирующего элемента использует цанговый зажим, который в процессе монтажа запрессовывается в тело разъема вместе с волокном и прочно его фиксирует. Недостаток метода также заключается в использовании металлического фиксирующего элемента (цанги), которая имеет отличный от волокна коэффициент теплового расширения. Кроме этого металлический элемент при монтаже может повредить волокно, особенно если оно имеет нестандартные размеры (что часто бывает с отечественными волокнами).

При использовании Crimplock оптическое волокно вставляется в тело разъема, внутри которого расположен металлический фиксирующий элемент. Специальное приспособление, называемое активатором, закрывает этот элемент и прочно фиксирует волокно внутри разъема. Эта технология имеет самый узкий рабочий температурный диапазон (от -10С до +60С) из перечисленных. Дополнительное ограничение на использование накладывает сложная и дорогая оснастка.

В отличии от Fiber Grip и Crimplock в технологии Light Crimp основным фиксирующим элементом являются три шарика из пластифицирующего материала, расположенные в основании сердечника разъема в виде устойчивой тройки. В момент запрессовки в разъем специального плунжера (который также выполняет вспомогательную фиксирующую функцию), он своим торцом раздавливает эти шарики и запрессовывает их в специальное коническое углубление.

Коэффициент теплового расширения полимера, из которого изготовлены шарики, близок к волокну, в результате условия эксплуатации разъемов составляют диапазон от -40С до +85С. Кроме того, эти разъемы можно устанавливать как на "голое" волокно, так и волокно в буфере 250 мкр, 900 мкр, и даже 2,5 или 3 мм.

Можно сказать, что обжимные технологии серьезно упрощают монтаж оптических кабелей. Но они не устраняют самый медленный и сложный этап - скол волокон и полировку разъемов. Поэтому, на мой взгляд, для домашних сетей с их небольшими объемами работ (нет требований к скорости), и небольшими финансами данные технологии не слишком удобны. Если к этому добавить частое использование низкокачественных отечественных волокон, то можно сказать, что недостатки технологий при данном применении превалируют над достоинствами.

[ править]

Light Crimp Plus

Технология Light Crimp Plus разработана фирмой AMP, и является дальнейшим развитием технологии Light Crimp. Главное отличие заключается в том, что внутри сердечника разъема в заводских условиях установлен кусочек уже отполированного волокна и залит специальный гель. В результате из процесса монтажа исключается весь цикл скола и полировки волокна, со всеми вытекающими экономическими последствиями.

К недостаткам этого типа разъемов можно отнести наличие в теле разъема дополнительной неоднородности в виде соединения двух волокон, но на самом деле общий коэффициент затухания на разъеме не превышает 0,2 дБ, что характерно и для обычных клеевых соединений.

Так как эта технология является наиболее отличной от клеевых методов, остановимся на ней немного подробнее.

Можно смело сказать, что основное для Light Crimp Plus - это набор инструментов (ну и конечно специальные разъемы).

Комплект инструментов
Рис. 3.23. Комплект инструментов.

К специфическим устройствам можно отнести обжимные многофункциональные клещи, и держатели для разъемов (без него сложно вводить разъем со вставленным волокном в клещи). Скалыватель типа прищепки то же оригинален (имеет разметку), но такая же конструкция используется для сплайсовых и (реже) сварных соединений.

Ниже представлен один из моментов обжима Light Crimp Plus.

Обжим Light Crimp Plus
Рис. 3.24. Обжим Light Crimp Plus.

Нельзя сказать, что работа с Light Crimp Plus проста, но после 2-3 дневного обучения особых проблем у монтажников обычно не возникает.

Гораздо хуже, что стоимость комплекта инструментов высока (более $500), да и сами разъемы не дешевые. Поэтому обоснованным такой выбор для домашней сети назвать сложно. Но если инструменты попали в руки "по случаю" - почему бы их и не использовать "по полной программе"...

[ править]

Механические сплайсы.

К данному типу можно отнести CoreLink (соединение световодных каналов, АМП), Fibrlok (фиксация волокон, 3М), а так же несколько отечественных разработок. Они позволяют осуществлять соединения волокон между собой. Т.е. присоединять к кабелю пигтейлы (отрезки волокна с разъемом, установленным фабричным способом), либо соединять кабеля между собой в муфте или коммутационной коробке.

Первоначально данный тип соединения предназначался для быстрого но краткосрочного ремонта кабельных линий, как замена сварке. Однако получилось удачная конструкция, которая допускает многократное использование (!) и способна работать годами и даже десятилетиями.

Принцип действия заключается в том, что волокна при помощи специального механического приспособления центрируются и затем фиксируются. Так в отечественной разработке фиксирующим элементом служат три кварцевых стержня, между которыми и зажимается волокно. В разработках фирм AMP и 3M волокно зажимается между двух пластинок, в теле которых выполнены прецизионные центрирующие канавки. Пластины поддерживаются в закрытом состоянии пружинными элементами.

Выглядит CoreLink следующим образом:

CoreLink
Рис. 3.25. CoreLink.

Понятно, что перед фиксацией волокна необходимо зачистить от защитных оболочек и сколоть специальным прецизионным инструментом таким образом, чтобы не параллельность торцов составляла не более 1-2 градусов (требования почти как при сварке, но все же гораздо менее жесткие).

Оставшийся воздушный зазор между торцами волокон заполняется иммерсионной жидкостью (коэффициент преломления равен коэффициенту преломления световодного канала волокна). В случае технологии фирмы AMP иммерсионная жидкость уже находится между пластинами. Изделия серии CoreLink (AMP) отличает также то, что для монтажа и демонтажа разъемов необходим только маленький ключик и фактически монтаж может быть осуществлен на весу в очень ограниченном пространстве.

Не удивительно, что именно эта технология приобретает последнее время все большую популярность. Возможно, что она уже более распространена, чем наклейка разъемов. Стоимость сплайса порядка $10 - что вполне сравнимо с работой монтажника или сварщика. Инструменты нужны минимальные, квалификация высокая не требуется.

Более того, с каким бы прицелом "на будущее" не прокладывали линии, на практике приходится большую часть из них перекладывать в течении 3-5 лет. То проблемы с собственником здания, то пожар, то ремонт, то дом на трассе строят... Причин, увы, хватет. Поэтому стремиться к сварке с расчетом "простоит 30 лет" не имеет смысла.

А по экономическим показаниям CoreLink уступает сварке только при существенных объемах работ.

[ править]

MT-RJ

Вообще говоря, MT-RJ это не технология, а новый тип разъема, разработанный фирмой AMP. Он имеет такие же габариты и фиксацию как RJ45, и из-за этого хорошо подходит к СКС с высокой плотностью портов. Он активно применяется в оборудовании Cisco Systems, 3Com, Cabletron, и др.

Суть технологии присоединения к волокну заключается в том, что внутри разъема помещено некоторое подобие соединителя CoreLink. С одной стороны в него в заводских условиях уже установлен и отполирован отрезок волокна. С другой стороны, волокно вставляется во время монтажа и фиксируется в разъеме простым поворотом ключа. Главный минус - существенное, до 0,5 Дб затухание (что совсем не страшно в традиционных СКС и домашних сетях).

На сегодня это дорогой, и все же экзотический тип. Но в будущем вполне возможно, что он станет так же привычен, как ST-SC.

[ править]

Экстремальное соединение оптоволокна

(оригинал статьи - здесь)

Уже давно обещал в дискуссии на форуме попробовать сращивание оптики при помощи соединителей Corelink. Причем с использованием подручных инструментов (канцелярский нож, грубые кусачки), и неопытным человеком.

Опыт экстремальный, поэтому экспериментировал "на себе" (благо есть резервный канал). Цель - подключить небольшой офис к сети при при помощи случайно завалявшегося 70-ти метрового куска шестиволоконной оптики, пары патчкордов, и соединителей. Этап прокладки кабеля через шахту слаботочки пропущен как тривиальный. Можно только сказать, что делалось это весьма грубо - т.е. работа шла точно так же как с обычной витой парой.

Изображение:003s.jpg


  • Патчкорд, который должен стать жертвой, превратившись в два пигтейла.
  • Кусачками разрезать капрон (или кевлар?) патчкорда не удалось... В дело пошел канцелярский нож;
  • Удаление капроновых нитей;
  • Снятие верхней (3-х миллиметровой) оболочки канцелярским ножом;
  • [Скалывание не попало в кадр. Но делалось оно просто - легкая надсечка все тем же канцелярским ножом, и скалывание пальцами "на изгиб".]
  • Снятие 900-микронного буфера. Опять таки канцелярским ножом (аккуратный надрез, и "стаскивание" ногтем).
  • Очистка от лака (250-микронного буфера);
  • Разделанное оптоволокно. Видно, как грубо снят лак (вернее, почти снят);
  • Комплект инструментов;
  • Ввод волокна в Corelink;
  • Фиксация волокна ключом;
  • Открываем Corelink с другой стороны...
  • Вводим волокно;
  • Результат работы;
  • Испытание "на линк"
  • Конвертеры крупным планом;
  • Испытание "на пинг"
  • Удлинним патчкорд...
  • Второе соединение получилось более аккуратно;
  • Работающий Corelink крупным планом;
  • Испытание "на линк"


Надо отдать должное технологии. При полном отсутствии опыта использования (человек ни разу не имел дела с оптоволокном), с грубыми инструментами - соединение получилось успешно со второй попытки.

Еще раз, прошу не считать данный опыт образцом для подражания. Это экстрим, не более того. Хотя по линии (ее длина с учетом кабеля провайдера более полутора километров) уже неделю работает как сеть, так и IP-телефония.

Наверно это хорошая демонстрация того, что даже простой монтажник может починить разорванную оптоволоконную линию в течении получаса и своими руками. На срок вплоть до нескольких лет, и с близкими к нулю материальными затратами (соединитель многоразовый). А не ждать пару дней приезда "спецов со сварочником".

Глава 21 : Контроль состояния волокон

Оптические рефлектометры (OTDR)

Принцип работы оптического (как и любого другого) рефлектометра весьма прост. Устройство посылает в тестируемое волокно световой импульс, и весьма точно фиксирует количество отраженного назад света как функцию времени. Так как любая неоднородность вызывает отражение (полное или частичное), то зная скорость распространения света в оптоволокне, можно получить информацию о состоянии волокна с точностью до нескольких метров (что на многокилометровых расстояниях чрезвычайно облегчает эксплуатацию кабельных систем).

По виду рефлектограммы отражения можно делать выводы о типе дефектов или их отсутствии. О последнем говорит небольшое равномерное рассеяние света.

Рефлектограмма волокна.
Рефлектограмма волокна.

Наличие разъема в линии приводит, во первых, к появлению на рефлектограмме пика, обусловленного френелевским отражением на торцах соединяемых волокон, во-вторых, к снижению величины рассеянного сигнала из-за вносимых разъемом потерь.

На сварных соединениях френелевское отражение отсутствует, так как сколотые торцы волокон сплавляются друг с другом. Однако потери на них все-таки есть. Хорошо сваренное соединение трудно обнаружить, так как потери на нем невелики и появляющаяся на рефлектограмме "ступенька" очень мала. Потери на микроизгибах имеют аналогичные характеристики и их трудно отличить от потерь на сварных или механических (гелевых) соединениях.

Главная проблема, возникающая при эксплуатации волокон - трещины, изломы (микроизгибы) и обрывы. При тестировании волокна с такими дефектами обычно наблюдаются импульсы, соответствующие френелевскому отражению на дефектах. Однако в некоторых случаях коэффициент френелевского отражения оказывается очень малым, и место повреждения можно установить только по наличию скачка в величине рэлеевского рассеяния.

Основным способом "управления" процессом измерений является выбор длительности импульса. Используя большую или меньшую длительность импульса‚ можно регулировать уровень отраженного обратного рассеяния‚ а также размер мертвой зоны.

Чем длиннее посылаемый импульс, тем большее количество энергии попадет в волокно, пройдет большее расстояние, и вызовет большее рассеяние. Но при этом снизится точность измерения и увеличится мертвая зона (пока свет излучается, измерение отражения по понятным причинам невозможно). Наоборот, импульс меньшей длительности приведет к большей точности и минимальной мертвой зоне.

Так как для получения "чистой" рефлектограммы производится множество измерений, результаты которых усредняются, то для быстрого обнаружения дефектов и обрывов волокна применяются импульсы большой длительности - на них уровни выше, и мелких дефектов просто не заметно. Импульсы малой длительности нужны для различения небольших или близко расположенных неоднородностей.

Кроме того, есть просто и очевидное правило "Длинный импульс – чтобы видеть далеко; короткий импульс – чтобы видеть вблизи".

Несмотря на внешнюю простоту принципов работы, рефлектометры представляют собой весьма дорогостоящие (около $10 000) и сложные приборы:

Рефлектометр.
Один из переносных рефлектометров.

Применение подобных приборов требует квалифицированного персонала, и оправдано в основном для сложных протяженных линий. Для легкодоступных междомовых линий, массово используемых для строительства сетей доступа в жилых районах, достаточно более простых инструментов.

[ править]

Дефектоскопы (Fault Locator)

Данный прибор, по сути, представляет собой упрощенный рефлектометр. Он не строит рефлектограмму в графическом виде, а показывает неоднородности в цифровом виде. Как правило, результатом будет расстояние до дефекта, его тип (отражение или затухание), и величина.

Разумеется, это менее точное представление, и опытный инженер по рефлектограмме намного лучше сможет оценить состояние линии. Однако, дефектоскопы значительно дешевле рефлектометров (стоят около $2000) и требуют меньшей квалификации для проведения измерений.

Дефектоскоп.
Дефектоскоп SNR-FL-04 (Fault Locator).

Пожалуй, главным полезным качеством данного типа приборов является определение расстояния до обрыва волокна (или серьезного повреждения). Стоимость и простота этого инструмента допускает применение уже на уровне линейных подразделений, где он может существенно сократить сроки ремонтных работ.

[ править]

Измерители мощности (Power Meter)

Еще более простым прибором является измеритель мощности. Он позволяет только определить величину затухания в линии, оценивая "дошедшую" через линию мощность светового излучения специального источника (на практике его роль часто выполняет простой конвертер). Других данных о свойствах линии измеритель мощности сообщить не может.

Основной вид неисправности, который может быть обнаружен посредством данного инструмента - это загрязненные, некачественные разъемы, и частично вышедшие из строя оптоволоконные приемники (или передатчики). Стоимость измерителя составляет приблизительно $100-300.

Измеритель оптической мощности.
Измеритель оптической мощности SNR-PMT-08C (Power Meter).
[ править]

Источники видимого излучения (Light Source)

Полезным инструметом при работе с волоконно-оптическими линиями является источник видимого излучения (Visual Fault Finder), который, излучая свет определенной длины в кабель (обычно около 635 нм. - видимый красный цвет) позволяет выявить трещины, смещение сварочных соединений, изгибы и более явные физические повреждения волокна.

Принцип работы прост, большинство дефектов в волокне так или иначе выводят сигнал за пределы волокна (отражения, изгибы, трещины, надсечки). И при визуальном осмотре линии их можно обнаружить. Например, патчкорд, намотанный на карандаш, весьма ярко светится даже через 3-х миллиметровую оболочку.

Визуальный дефектоскоп.
Визуальный дефектоскоп SNR-VPR-05.

Разумеется, этот прибор применим лишь там, где есть доступ к кабелям - кроссы, разборные муфты, коммутационные панели, и т.п. Также имеется существенное ограничение на дальность работы, так как видимое излучение имеет существенное затухание в кварцевых волокнах.

Глава 22 : Установка разъемов на витопарный кабель (UTP)

Порядок работы при установке разъемов лучше всего расписать по операциям, и сопроводить их фотографиями.

1. Необходимо ровно отрезать кабель. Даже если старый срез хорошо выглядит, вполне возможно, что под оболочку проникла влага или грязь. Желательно пожертвовать 5-10 сантиметрами, чем рисковать получить некачественное соединение.

2. Снятие оболочки. Для установки разъема нужно освободить от оболочки примерно половину дюйма (1,25 см) проводников. Большинство обжимных инструментов имеют для этого специальное приспособление - пара лезвий и ограничитель. Нужно вставить конец кабеля до упора, и надрезать изоляцию. Именно надрезать, а не прорезать - важно не повредить жилы кабеля. В материале оболочки должно быть достаточно мела для легкого "отламывания" по получившейся линии надреза.

Снятие оболочки кабеля
Рис. 5.2. Снятие оболочки кабеля.

3. Сортировка и выравнивание проводников. В принципе, нет никакой разницы, какая из пар кабеля будет подключена к передатчику сетевого адаптера, а какая к приемнику. Главное, что бы были подключены именно пары, а не проводники из разных пар.

Очевидно, что значительно проще делать все разъемы одинаково, а еще лучше по общему для всех разъемов в мире стандарту. Благо, что он есть - EIA/TIA-568В.

Разъем RJ-45 и порядок обжима проводников
Рис. 5.3. Разъем RJ-45 и порядок обжима проводников.

Можно заметить, что пары подключаются к следующим контактам - 1-2, 3-6, 4-5, 7-8. В 10/100baseT используется только первые две пары контактов - 1-2 и 3-6, остальные являются резервными. Если используется 2-х парный кабель, то подключать пары нужно именно к этим контактам, оставляя остальные свободными.

Для сортировки проводников неизбежно придется расплетать пары. Это нужно делать на минимальную длину (по стандарту не более чем на 1,25 см), как можно меньше нарушая структуру пар, геометрические размеры и шаг повива не задействованной в разъеме части кабеля.

После того, как проводники будут ровно уложены, и выпрямлены, нужно выровнять край - немного подрезать на одну длину.

Выравнивание проводников перед введением в разъем.
Рис. 5.4. Выравнивание проводников перед введением в разъем.

4. Вставлять проводники в разъем нужно плавно и не торопясь. Каждая жила должна попасть в свой паз внутри RJ-45, и дойти до упора. Процесс удобно контролировать через прозрачный корпус разъема (при необходимости можно использовать лупу). Если какой-либо проводник не прошел до конца, нужно вытащить кабель целиком из разъема и повторить процесс начиная с п. 3.

5. Далее нужно как можно глубже засунуть в корпус разъема край оболочки кабеля. По крайне мере, он должна заходить "за" фиксатор, что бы после обжима удерживаться последним.

Обжим разъема RJ-45
Рис. 5.5. Обжим разъема RJ-45.

6. Перед обжимом желательно еще раз убедиться, что все жилы и оболочка кабеля находятся на положенных местах. После этого можно вставить разъем в соответствующее гнездо на инструменте, и в одно движение (но плавно), произвести обжим. При этом острые кромки контактов прорежут изоляцию, и обеспечат надежный контакт. А фиксатор будет утоплен внутрь корпуса, дополнительно закрепляя кабель.

Готовый разъем RJ-45 на кабеле
Рис. 5.6. Готовый разъем RJ-45 на кабеле.

7. Разъем готов. Перед использованием его желательно осмотреть, обращая особое внимание на состояние контактов. Все они должны выступать из корпуса на равную высоту.

Подобную последовательность действий нужно выполнить с другим концом кабеля. При этом, необходимо особо отметить, что существует две разновидности кабелей - прямые (контакты 1-2 и 3-6 первого разъема соединяются с контактами 1-2 и 3-6 второго) и перекрестные (контакты 1-2 и 3-6 первого разъема соединяются с контактами 3-6 и 1-2 второго).

Прямой и перекрестный кабель
Рис. 5.7. Прямой и перекрестный кабель

Физический смысл достаточно прост - передатчик одного устройства должен быть соединен с приемником другого. Поэтому, для соединения одинаковых устройств (например, двух компьютеров) нужно использовать перекрестный кабель. В хабах, коммутаторах, и подобном оборудовании конструктивно заложена перекрестная разводка, и для их соединения с компьютером используется прямой вариант кабеля.

В то же время, например два хаба, два коммутатора, или хаб с коммутатором можно соединять двумя вариантами. Либо перекрестным кабелем в обычные порты, либо прямым кабелем в порты uplink (в некоторых моделях для изменения разводки порта используется специальный переключатель). В новом активном оборудовании эта проблема обычно решена кардинально - введена функция автовыбора, поэтому будет нормально работать любой вариант разводки пар в кабеле.

Для дополнительной защиты кабеля от механических повреждений, около разъема может быть использован защитный колпачок. Простая и дешевая мера, которой, к сожалению часто пренебрегают. Кроме этого, некоторые типы защитных колпачков защищают от обламывания (при грубом обращении) защелки разъема RJ-45.

Для установки разъема в гнездо сетевого адаптера дополнительных навыков не требуется - ошибиться совершенно не возможно. Единственное, на что стоит обратить внимание - проверить качество фиксация (разъем не должен выниматься без нажатия на соответствующий элемент).

Глава 23 : Работа с коаксиальным кабелем (RG-58)

Для работы потребуется коаксиальный кабель, два разъема, два Т-коннектора, два терминатора, устройство для обрезки, и обжимные клещи (crimping tool). Сам процесс может занять сравнительно много времени, около 3-5 минут.

Коаксиальный кабель. Существует много типов коаксиального кабеля - от РК-50 Российского производства, до весьма сложных (и дорогих) конструкций иностранных производителей. Отличие может быть в диаметре, материале диэлектрика, центральной жилы, экрана. Поэтому под каждый тип кабеля могут потребоваться свои особенные разъемы.

Но на практике наиболее распространен кабель RG-58, для которого разработаны разъемы типа BNC.

Инструменты и материалы
Рис. 5.8. Инструменты и материалы, необходимые для оконцовывания коаксиального кабеля.

Разъемы типа BNC. В общем, все типы разъемов можно разделить на 3 большие группы. Для пайки (например, отечественные СР-50-74-ПВ), под обжим, и навинчивающиеся (twist-on). Первый вариант несколько надежнее, долговечнее, и даже дешевле остальных. Но требует большого времени, инструмента и высокой квалификации монтажников.

Вариант с использованием обжима наиболее распространен. Как главный недостаток такого разъема можно назвать одноразовость. В случае повреждения соединения его придется отрезать, и установить новый.

Навинчивающие разъемы редко встречаются, дороги, относительно не надежны. Единственный плюс - легкость монтажа даже в полевых условиях.

Обжимное устройство (инструмент). Более всего внешним видом напоминает большие кусачки сложной конструкции. Подавляющее большинство моделей позволяет выполнить две операции - общим центрального контакта, и обжим оплетки на хвостовике. Для этого применяются разные фасонные штампы на губках обжимного устройства.

Следует отметить следующую особенность устройства одной из самых распространенных моделей. В ней предусмотрен храповой механизм, который препятствует разжиманию губок инструмента до полного обжима разъема. При этом работа неизбежно проводится "в одно движение" - именно так, как нужно для обеспечения надежного и долговечного контакта.

Приспособления для зачистки изоляции. Конструкция коаксиального кабеля заметно сложнее, чем витой пары. Соответственно, операция по снятию части изоляции более трудоемка, требует специального приспособления. При некотором навыке, ее можно проделать при помощи скальпеля, но это будет по истине "ювелирная работа".

Т-коннекторы и терминаторы. Присоединяются к уже закрепленному на кабеле разъему. Т-коннекторы служат для подключения кабеля к сетевому адаптеру, а так же сборки кабелей в единую шину (или подключения терминатора). Терминатор - это, по сути, заглушка, соединяющая центральную жилу и оплетку через активное сопротивление, совпадающее по величине с волновым сопротивлением кабеля (для Ethernet 50 Ом). Служит нагрузкой, в которой электромагнитные волны гасятся не вызывая отраженного сигнала.

Кусачки, или бокорезы. Можно использовать любой (вплоть до ножниц или ножа) инструмент, способный разрезать тонкий коаксиал, и в случае необходимости "подровнять" кончик центральной жилы или остатки оплетки. Некоторые наборы для работы с коаксиальным кабелем комплектуются специальными кусачками с полукруглыми ножами. Они удобны в массовой работе, но не более того.

Установка разъемов на коаксиальный кабель (RG-58)

Для описания установки коаксиального разъема применим уже знакомый по витой паре пооперационный метод.

1. Начать лучше всего с той же самой операции, что и для витой пары - обрезания небольшого кончика кабеля. Хотя на первый взгляд коаксиальный кабель выглядит плотным монолитом, его оплетка очень легко "набирает" воду. А наличие влаги вовсе не способствует возникновению качественного контакта. 2. Зачистка изоляции. Для коаксиального кабеля это весьма деликатная операция, при проведении которой используется специальный инструмент, отдаленно напоминающий бельевую прищепку. Кабель RG-58 (подобно веревке) закладывается под подпружиненную часть. По инструкции, конец кабеля не должен выступать за габарит устройства. Но в реальности удобнее оставить "снаружи" небольшой запас в 3-5 мм. Это позволит позже исправить некоторые ошибки в работе (если они, конечно, возникнут). 3. Затем устройство несколько раз поворачивается вокруг кабеля, разрезая находящимися внутри ножами изоляцию на фиксированную глубину. Надо отметить, что под каждый тип кабеля может потребоваться индивидуальная настройка ножей.

Надрезание изоляции коаксиального кабеля
Рис. 5.9. Надрезание изоляции коаксиального кабеля

4. После надрезания изоляции нужно осторожно удалить отрезанные части. Если все было сделано правильно, то внешний вид конца кабеля должен соответствовать показанному на Рис. 5.10, и образовывать аккуратные "ступеньки" - оплетка, изолятор - центральная жила.

Вид кабеля после зачистки изоляции
Рис. 5.10. Вид кабеля после зачистки изоляции.

5. Далее нужно надеть на центральную жилу контакт. При этом нужно, что бы кончик проводника полностью умещался внутри контакта, а последний краем плотно прилегал к срезу диэлектрика. Но при этом остаток жилы должен быть достаточно длинным, что бы надежно удерживаться всей внутренней поверхностью контакта после его обжимания.

6. Обжимание центрального контакта не требует особых навыков. Достаточно обычной аккуратности. Перепутать штамп почти невозможно, а способ укладки хорошо виден на Рис. 5.11.

Обжимание центрального контакта
Рис. 5.11. Обжимание центрального контакта.

Главное не повредить рабочую часть центрального контакта, для чего при обжиме она должна находиться в специальной прорези.

7. Далее нужно надеть на конец кабеля корпус разъема. Но перед этим - не забыть про трубочку, при помощи которой обжимается оплетка. Строго говоря, ее желательно надеть в самом начале работы, еще до надрезания - тогда не будет мешать оплетка. Но не поздно это сделать и непосредственно перед установкой корпуса.

Разъем перед обжиманием оплетки.
Рис. 5.12. Разъем перед обжиманием оплетки.

Оплетку (и фольгу, если она есть) нужно аккуратно расправить, и пустить поверх хвостовика корпуса разъема. Если кабель имеет редкую или непрочную оплетку, то желательно ее собрать в несколько более плотных "косичек". Затем нужно поставить трубочку на место.

8. Далее нужно поместить разъем в обжимное устройство, и: обжать. Распространенные модели инструмента позволят сделать это только "в одно движение", и только с определенным усилием.

Обжим оплетки BNC разъема.
Рис. 5.13. Обжим оплетки BNC разъема.

9. Остается присоединить к разъему Т-коннектор, терминатор, и кабель можно присоединять к сетевому адаптеру.

Кабель готов к использованию.
Рис. 5.14. Кабель готов к использованию.

Кабель готов к использованию, и его можно присоединять в сетевому адаптеру. Ошибиться при выполнении этой операции почти невозможно.

Глава 24 : Безопасность в локальных сетях

Тсс… Враг подслушивает.

Большинство людей, использующих какую-либо систему передачи данных, хотят изолировать информацию от окружающих.

Этот вопрос важен даже при использовании локальной корпоративной сети, не говоря уже об Интернет. Проблема далеко не новая, и сейчас администратор ЛВС имеет в своем арсенале достаточно возможностей обеспечения приватности как данных компьютера пользователя, так и сетевого трафика. Для этого он может управлять рабочими станциями и другими активными устройствами, контролировать физическую топологию сети, в крайнем случае, применять различные административные меры.

Доступ в публичный Интернет так же может быть ограничен узкими рамками. Для этого применяют специальные брандмауэры, сетевые экраны и другие средства ограничения доступа и обнаружения сетевых атак. В крайнем случае, шлюз (firewall) может быть настроен пропускать только один протокол (и только по одному порту), оставляя все прочие сервисы за пределами защищенной сети (демилитаризованной зоны).

Глава 25 : Уязвимые точки сетей Ethernet

Перед коммерческой сетью передачи данных задача обеспечения безопасности стоит намного более остро, чем в корпоративной сети. Как правило, нет никакой возможности контролировать узлы конечных абонентов, и необходимо пропускать все возможные типы протоколов передачи данных без ограничений.

Можно выделить несколько моментов, представляющих потенциальную опасность клиенту или оператору услуг.

  • Проникновение в сеть снаружи, из публичной сети Интернет.
  • Получение доступа к узлу внутри сети, угроза "от соседа".
  • Подделка учетных данных пользователем для получения несанкционированного доступа к ресурсам оператора;

Проникновение в сеть снаружи далеко не новая проблема. Надежной защиты от этого на сегодня нет вообще, и пользователей спасает низкая цена вопроса - едва ли кого-то могут заинтересовать частные пользователи. То есть, от непрофессионального взлома достаточно средств операционной системы и простейших персональных фаерволов, а серьезная атака слишком маловероятна.

В конце концов, пользователь сам должен заботиться о сохранении своих конфиденциальных данных, так как это не относится к сфере обязанностей оператора связи. Существуют предприятия, специально занимающиеся вопросами безопасности и защиты данных, но это отдельные (и весьма не дешевые) услуги.

Гораздо более опасна "внутренняя" угроза. Защита тут значительно слабее, и вдобавок для известного пользователя ("да это соседний магазин!") возможна ясная мотивировка "взлома" или "вредительства".

При этом надо сказать, что протокол Ethernet в своей основе не имеет механизмов защиты абонентов друг от друга. Он изначально создавался для связи пользователей внутри сети, а не предоставления закрытых каналов передачи данных. Соответственно задачи обеспечения даже самой минимальной безопасности фактически не ставились. Поэтому, в "классическом" Ethernet единственным способом отделения узлов друг от друга была установка сетевых экранов (брандмауэров), и разделение проходило на 3 (сетевом) уровне модели OSI.

В то же время, внутри ЛВС все устройства работают в единой среде на 2 (канальном) уровне, соответственно соседние узлы могут получить физический доступ к "чужим" кадрам, со всеми вытекающими из этого последствиями. Так, возможно устанавливать прямые соединения, "прослушивать", получать, и даже пропускать через свой фильтр "чужой" трафик.

Можно без преувеличения сказать, что некоммутируемый Ethernet вообще беззащитен. Все узлы физически получают все проходящие по сети кадры, и для этого не нужны специальные средства - достаточно простейшей программы "сниффера" (например, на Win-платформе широко известна программа NetXray, под юникс - tcpdump). При этом нешифрованные пакеты (в том числе ICQ, почта, IRC) могут совершенно свободно читаться соседом по сети.

В коммутируемой сети (построенной на неуправляемых коммутаторах) прямое прослушивание несколько затруднено, но защита все же недостаточна. Известно по крайней мере два простых способа перехвата кадров в такой ситуации. Это переполнение CAM-таблицы соответствие коммутатора (при этом он начинает работать подобно обычному хабу), и использование ложного ARP-сервера (в этом случае MAC-адрес атакующего узла замещает в САМ-таблице место граничного маршрутизатора).

Строго говоря, все эти проблемы присущи и передаче информации через Интернет. Операторы связи безусловно имеют доступ к нешифрованным сообщениям. Однако у них (кроме оговоренных законодательством обязанностей) значительно меньше мотивировка к "прослушиванию" сети.

С другой стороны, для провайдера ситуация то же не слишком удобна. Невозможность контролировать каждого пользователя в сети "по отдельности" означает, что сеть Ethernet фактически закрыта для надежного администрирования и управления. Оператор не может проконтролировать наверняка соответствие учетных данных и реального пользователя.

В простейшем случае, достаточно узлу сменить свой IP адрес на "соседский", и система учета трафика будет считать, что соединением пользуется "сосед", со всеми вытекающими из этого финансовыми последствиями для последнего. Контроль на уровне MAC-адреса то же не решает проблему - сменить его не многим сложнее, чем IP. А ведь только эти два адреса полностью характеризуют узел в обычной Ethernet-сети.

Хуже всего то, что при использовании большинства типов неуправляемых коммутаторов вполне возможна одновременная работа в сети двух узлов с одинаковыми IP и MAC адресам. Очевидно, что при этом большинство централизованных (установленных на маршрутизаторе) систем ограничения доступа не способно различить узлы, что открывает самые широкие возможности воровства трафика.

Не хотелось бы лишний раз описывать возможности такого рода (и особенно технические нюансы реализации), однако при желании всю необходимую информацию можно найти в Интернет, да и полигон для испытаний собрать по силам любому.

Можно применять различные методы контроля - от административной работы до профилактической проверки физического соответствия порта пользователю. Разумеется, это полумеры. Решить описанные выше задачи можно при помощи создания виртуального соединения (канала передачи данных, так или иначе "наложенного" на сеть), в котором можно задавать особые правила доступа к информации.

Остается добавить, что на сегодня существует много способов для достижения поставленной цели, что позволяет превратить Ethernet в мощный и недорогой транспортный инструмент. Однако их использование не слишком значительно, но неизбежно поднимает стоимость инфраструктуры передачи данных.

Глава 26 : Способы создания виртуальных соединений

Исторически телекоммуникационные технологии, и локальные сети развивались своими независимыми путями. Поэтому одна и та же проблема создания виртуальных соединений (виртуальных сетей) была фактически решена принципиально разными способами.

Поэтому (с некоторой долей условности), можно выделить два пути:

Телекоммуникационный. Предполагает создание виртуальных каналов (туннелей) "поверх" транспортного протокола (обычно IP или Ethernet). Узел-клиент, используя свои учетные данные, устанавливает соединение "точка-точка" с сервером доступа, и уже через этот вновь образованный канал осуществляет передачу/прием данных.

При этом, как процедура авторизации, так и информационный обмен может быть зашифрован целиком, либо частично (только заголовки и пароли авторизации).

Локальный. Строится на базе коммутируемого Ethernet с использованием виртуальных сетей (VLAN). Разделение происходит на уровне коммутатора, который имеет возможность выделять на канальном уровне одного или нескольких пользователей в группу по некоторым признакам (порту или МАС-адресу).

Твердой границы между способами нет (да и названия очень условны), так же возможно параллельное использование обеих технологий в одной сети передачи данных. Так же в настоящее время весьма спорным является вопрос наиболее удобной технологии.

С одной стороны, для домашних сетей "телекоммуникационный" вариант кажется проще, дешевле и даже привычнее (особенно провайдерам, знакомым с dial-up). С другой - корпоративный рынок ЛВС практически однозначно сориентирован на "локальное" регулирование отношений между пользователями. Поэтому окончательную точку в борьбе ставить рано.

На стороне VPN быстрорастущая производительность серверов и клиентских компьютеров, которые способны проводить шифрование трафика в реальном времени. Плюс легко доступные мощнейшие криптографические алгоритмы, взломать которые не по силам даже государственным службам безопасности.

В пользу VLAN говорит стремительно уменьшающаяся стоимость управляемых коммутаторов. Легко предположить, что через 1-2 года такие устройства полностью вытеснят неуправляемые модели, и позволят гибко и надежно управлять подключением абонента на самом удобном уровне - входном порту.

Глава 27 : "Локальные" виртуальные соединения

Рассмотрим подробнее "локальный" метод. По сути, он сводится к организации виртуальных сетей (иначе говоря, Virtual LAN, VLAN) "поверх" общего Ethernet'а при помощи специального активного оборудования ЛВС (коммутаторов).

Существует несколько способов построения виртуальных сетей. Ниже приведены три наиболее распространенных:

  • Группировка портов. Трафик каждого порта можно отнести к той, или иной виртуальной сети. Так же можно назначить на один порт несколько виртуальных сетей. При этом информация о таком VLAN содержится только непосредственно на коммутаторе, и по сети не передается.
  • Группировка МАС-адресов. В этом случае кадр относится к какой-либо Vlan на основании МАС-адреса (по специальной таблице, заполняемой администратором сети). Этот подход считается излишне трудоемким, устаревшим, и рассматривать его подробно не имеет особого смысла.
  • Использование дополнительных меток (тегов) в поле данных кадра Ethernet. Способ принят в качестве стандарта ieee 802.1q. При этом к кадру Ethernet добавляются два байта, которые содержат информацию по его принадлежности к Vlan, и о его приоритете (тремя битами кодируется до восьми уровней приоритета, 12 бит позволяют различать до 4096 Vlan, а один бит зарезервирован для обозначения кадров сетей других типов).

При одинаковом названии и области применения способы создания виртуальных сетей отличаются друг от друга кардинально, и требует рассмотрения в отдельных параграфах.

Организация VLAN с помощью тэгов.

Наиболее очевидным (но далеко не самым простым технически) способом разделения сетей будет присваивать каждому кадру Ethernet специальной метки (тэги), в соответствии с которым свитчи будут коммутировать их путь по сети. Для этого было придумано не мало корпоративных решений (ISL Cisco, VLT 3com), но в конце концов появился единый стандарт IEEE 802.1q, который в настоящее время можно считать общепринятым.

Тегированные кадры позволяют построить виртуальную сеть для каждого пользователя (или их группы). Связь между различными виртуальными сетями должна осуществляться на сервере (или коммутаторе 3-го уровня) посредством IP маршрутизации на 3-ем (сетевом) уровне модели OSI,

При этом создается полное ощущение, что каждый пользователь имеет свой свою выделенную линию (с негарантированной скоростью) до центрального узла, и подключен к отдельному сетевому адаптеру маршрутизатора.

Технически подобная схема выглядит следующим образом:

Каждый пользователь находится в своей, виртуальной сети (VLAN). Кадр, попадая от него в коммутатор, получает 2-х байтовую метку (тэг), которая назначена на данный порт. Он размещается в поле данных кадра Ethernet, из-за чего его длина увеличивается (и может быть неправильно обработана какими-либо устройствами). Далее кадр может пройти несколько свитчей, которые будут направлять его в соответствии с установленными правилами. В случае, если коммутатор не имеет функции распознавания тэгов, кадр будет обработан в соответствии с общими правилами коммутируемого Ethernet.

Можно выделить три типа порта. Входной, на котором тэги устанавливаются, выходной, на котором они убираются, и транковый, через который они передаются между активными устройствами (в одном физическом канале несколько виртуальных сетей). Таким образом может быть построена защищенная сеть очень больших размеров.

Нужно специально отметить, что имеется в виду именно транк (объединение) на уровне протокола. Дело в том, что такой термин может означать нечто совсем иное - а именно объединение портов в группу, для увеличения скорости передачи данных между двумя коммутаторами (или коммутатором и многопортовой сетевой картой). Такая линия с точки зрения пользователя выглядит как один более скоростной порт. Получается передача со скоростью 200, 300, 400... до 800 Мбит, соответственно, при объединении 2,3,4...8 портов.

Самое неудобное, что оба термина могут присутствовать одновременно не только в технической документации. На сгруппированных в транк портах может быть сконфигурирован транк нескольких VLAN. Поэтому нужно очень аккуратно использовать этот термин.

Виртуальные сети на основе тэгов
Рис. 6.1. Виртуальные сети на основе тэгов

Что нужно для работы по такой привлекательной схеме? Всего-то поддержку устройствами стандарта IEEE 802.1q, или собственного корпоративного аналога. При этом двух байт, добавленных в кадр Ethernet, вполне хватает для распознавания "своих" данных (и не только для этого).

Следует отметить, что VLAN может быть настроен как вручную, так и фирменными средствами производителя оборудования. Например, Cisco использует протокол VTP, который служит для распространения информацией о виртуальных сетях. Он позволяет вести их базу централизовано, и распространять ее по технологии клиент-сервер (несколько похоже на механизм DHCP).

Подобная система образования виртуальных сетей достаточно удобна. Но ее широкому распространению в области недорогих сетей мешает не только достаточно высокая стоимость подобного оборудования (на сегодня не менее $600 за устройство). Построение (и эксплуатация) подобных сетей требует высокой квалификации как инсталляторов решения, так и обслуживающего персонала.

Системному администратору необходимо хорошо понимать не только работу программного обеспечения, но логику использования Vlan. Наиболее простой пример - входной порт не может принадлежать сразу нескольким виртуальным сетям, так как коммутатор не в состоянии определить, какой тег присвоить пришедшему кадру (однако, это может быть реализовано на устройствах высшего уровня).

С другой стороны, цены на подобные модели быстро падают, веб-интерфейс становится проще, нагляднее, и можно предполагать, что в недалеком будущем использование возможностей VLAN будет обычным делом даже в самой небольшой сети.

VLAN'ы, использующие группировку портов.

Очевидно, что стоимость коммутатора в немалой части состоит из цены использованного программного обеспечения. При разработке устройства VLAN (как многие сложные протоколы работы) требуют высоких затрат. Можно на них идти (что неизбежно скажется на итоговой цене конечного продукта), можно обойтись меньшим, выпустив на рынок промежуточный вариант.

Таким компромиссом (вполне удачным для офисного применения) стали свитчи, которые позволяют манипулировать с виртуальными сетями на уровне портов. Соответственно, технологию 802.1q они не поддерживают, и работать по описанной выше "идеальной" схеме не могут. Соседние устройства о создании подобных vlan информации не имеют.

Пока вся сеть состоит только из одного такого устройства, механизм прекрасно работает. Имеет смысл даже представить большой коммутатор в виде нескольких более маленьких. А если нужно маршрутизировать разные сети через сервер - в него можно установить несколько реальных (физических) сетевых карт, соединить их реальными кабелями с реальными портами, прописать нужные Vlan. Только таким способом можно получить полностью изолированные "виртуальные" сети.

Vlan, использующий группировку портов устройства
Рис. 6.2. Vlan, использующий группировку портов устройства.

Такое "экстравагантное" решение имеет вполне осмысленное экономическое обоснование - мощное управляемое устройство намного удобнее, и обычно дешевле, чем несколько более слабых. Да и пользователей в группы можно помещать удаленно, не производя физических переключений. Так что для небольшой офисной ЛВС такой инструмент может оказаться даже более удобным, чем Vlan на основе протоколов (типа 802.1q). Просто, надежно, достаточно безопасно и не дорого.

Однако для сети передачи данных (или даже крупной ЛВС), обеспечить работу пользователей в отдельных виртуальных сетях не удастся полностью. Но разумный компромисс возможен, особенно для сетей, имеющих явно выраженную "древовидную" структуру доступа к данным.

Реальное применение - сплошь и рядом. Представим, что к единственному коммутатору подключен шлюз в интернет. АДСЛ, оптоволоконный конвертер, просто магистральный маршрутизатор сети провайдера. Или, нескольким рабочим группам нужно работать с базой данных, расположенной на центральном сервере.

В этом случае можно поступиться защитой, надежностью, и сделать один порт общим для всех vlan. Для него даже придумано специальное название - серверный.

Подключение пользователей через серверный порт
Рис. 6.3. Подключение пользователей через серверный порт.

Логика работы (но не алгоритм) при этом относительно запутанная, и часто зависит от производителя. В большинстве случаев все исходящие кадры (2-го сетевого уровня по модели OSI) пересылаются на единственный серверный порт, и оттуда уходят в сеть передачи данных.

Но надо заметить, что есть варианты устройств, которые пересылают кадры с неизвестным адресом назначения (destination address, DA) на все порты. В случае, если устройство с таким адресом подключено к одному из портов, оно ответит на кадр. Но ответ в этом случае не будет передан "напрямую" через коммутатор, так как он пойдет с адресом назначения, уже известном таблице соответствия коммутатора.

В обратном направлении кадры от пограничного маршрутизатора (или сервера) поступают на серверный порт, который распоряжается ими как обычный неуправляемый коммутатор. Широковещательные отправляет на все порты, кадры с известным адресом назначения (DA) - только адресату.

Очевидно, что полной защиты пользователей друг от друга такая сеть не имеет. Тем не менее, с некоторыми допущениями можно сказать, что с помощью VLAN на основе группировки портов можно построить сеть, в которой абоненты не смогут обмениваться трафиком иначе, чем через сервер (шлюз).

При этом важным становится правильный дизайн сети. Если она сделана как "дерево" из коммутаторов, поддерживающих VLAN на основе группировки портов, то разделение на виртуальные сети хоть и с оговорками, но будет работать. Но если "серверные" порты коммутаторов будут связаны через обычный неуправляемый коммутатор, или хаб - система рушится. То же самое произойдет при неправильной настройке сервера (шлюза).

Пользователи начинают работать друг с другом напрямую, как это бывает, если они находятся в одной сети Ethernet, и о виртуальных сетях не может быть и речи.

К сожалению, у рассмотренного способа образования VLAN есть и еще одно уязвимое место. Недорогие устройства далеко не идеальны, и часто работают по алгоритму, ведомому только производителю.

Часто простота идет в ущерб надежности - как классический пример можно привести образование VLAN с помощью ограничения ARP-запросов (некоторые модели Surecom, Compex). Понятно, что в этом случае пользователь может "прописать" ARP-таблицу вручную, и работать не обращая внимания на VLAN.

Глава 28 : "Телекоммуникационные" способы создания виртуальных соединений

При создания соединений через виртуальную частную сеть (ВЧС, VPN, Virtual Private Network), основной протокол работы сети передачи данных используется лишь как транспортная основа, поверх которой создаются соединения "точка-точка". Иначе говоря, создаются туннели, которые представляет собой логические сетевые соединения, установленные между двумя оконечными устройствами, и позволяющее включать данные одного протокола в пакеты другого.

В качестве транспортного может быть использован либо сетевой уровень (например IP, по модели OSI, для протокола L2TP), либо канальный (Ethernet для протокола PPPoE). В обоих случаях, связь между узлами устанавливается через поле данных кадра (дейтаграммы) транспортного протокола.

Как кадры достигают места назначения в этом случае не важно - в сети могут использоваться как простейшие концентраторы, так и дорогие коммутаторы. Более того, абонент может быть включен в сеть (получить доступ к внешним ресурсам) из любой точки сети по своим учетным данным - имени и паролю. В общем случае даже скорость не является принципиальным фактором.

Не удивительно, что такие способы создания виртуальных соединений (несмотря на относительно недавнее появление) уже широко используется в крупных офисах, и у Ethernet-провадеров.

Виды виртуальных частных сетей

Прежде всего, не следует понимать термин ВЧС как что-то однотипное. По назначению можно выделить следующие типы систем:

  • Клиентские (Intranet VPN). Используются для подключения отдельных узлов (рабочих станций) к центральному серверу посредством туннелированного протокола (как правило РРР). Изначально эта схема предназначалась для доступа сотрудников внутри корпорации, но быстро получила признание провайдеров и в настоящее время широко используется в домашних (территориальных, кампусных) сетях;
  • Корпоративные (Extranet VPN). Служат для соединения удаленных офисов (с большим количеством пользователей) через частные туннели (РРР) поверх публичной сети Интернет, или путем шифрования пакетных данных с помощью IPSec. Таким образом могут быть построены сети очень значительно (мирового) масштаба;
  • Маркетинговые схемы. В этом случае термин ВЧС может означать любую удобную оператору общность узлов в СПД, если существуют правила, позволяющие разграничить доступ между различными сетями по какому-либо признаку. К технологиям этот вид имеет отношение достаточно отдаленное, однако применяется весьма часто.

В техническом плане можно выделить несколько протоколов, которые получили наибольшее распространение. Это PPP, L2TP, L2F, PPPoE и MPLS.

Исторически протокол РРР (Point-to-Point Protocol, RFS 1661) появился весьма давно, еще в начале 90-х годов. И использовался в основном для работы через выделенную коммутируемую линию. В качестве протокола более высокого уровня использовалась технология High-Level Data-Link Control (HDLC), которая включала поддержку IP и некоторые другие протоколы.

Спустя несколько лет был разработан более масштабируемый и технологичный PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), который был поддержан большинством разработчиков. Очевидно, что в протоколе PPTP не оговариваются конкретные методы аутентификации и шифрования - это задача для более высоких уровней (по модели OSI). Но обычно их использование не вызывает трудностей, например в MS Windows включена схема шифрования DES компании RSA Data Security (Microsoft Point-to-Point Encryption - MPPE)

Следующим шагом (в 1999 году) стал L2TP (Layer-Two Tunneling Protocol, RFC 2661). Этот протокол позволяет передавать кадры второго уровня (РРР) по маршрутизируемой сети IP в виде пакетов UDP. При использовании L2TP вызовы пользователей направляются через концентратор доступа (Access Concentrator LAC) на центральный сервер (Network Server LNS), который являются конечной точкой для всех сеансов связи РРР.

Схема сети коммутируемого доступа с использованием L2TP
Рис. 6.4. Схема сети коммутируемого доступа с использованием L2TP

Такая схема удобна для мультисервисных сетей передачи данных, так как не зависит от особенностей ее реализации. На одном туннеле L2TP могут совместно использоваться ATM, Ethernet, Frame Relay - но это ничего не изменит в логической схеме туннеля. Достаточно выполнения одного условия - связи на уровне IP. Соответственно, не нужно осуществлять конфигурацию адресов и выполнять аутентификацию - эти вопросы решаются на уровне IP.

Надо отметить, что как L2TP, так и PPPTP может использоваться совместно с широко распространенным средством шифрования IPSec, которое резко повышает безопасность передаваемых данных. IPSec (IP Security Protocol) обеспечивает шифрование дейтаграмм IP на третьем уровне по модели OSI. При этом определены стандартные методы аутентификации пользователей (или компьютеров) при инициации тоннеля, способы шифрования данных конечными узлами, формирования и проверки цифровой подписи, а также стандартные методы обмена и управления криптографическими ключами.

С другой стороны, надежные методы шифрования имеет свою обратную сторону - высокие требования к производительности терминирующего роутера, а значит его невысокую производительность и большую стоимость. На практике, модуль шифрации IPSec начального уровня для Cisco, рассчитанный на поток данных в 5 мегабит, стоит более тысячи долларов.

Однако, для локальной сети значительно более удобен (и имеет меньшие накладные расходы) протокол PPPoE (PPP other Ethernet, RFC 2516). Название говорит само за себя. Технология эта относительно новая, стандарт выпущен а феврале 1999 года, но уже успела стать популярной.

Актуальность РРРоЕ для домашних (территориальных) сетей и Ethernet-провайдеров весьма высока. Получается, что через ЛВС можно работать по хорошо изученному алгоритму классического коммутируемого доступа. Можно поддерживать аутентификация пользователей по протоколам PAP и CHAP, динамическое выделение IP-адресов пользователям (по DHCP), назначение адреса шлюза, DNS-сервера и другие полезные возможности. Более того, остается старая и отработанная система биллинга (на основе TACACS или RADIUS), управления, и технической поддержки.

Так как именно технология построения сетей на основе Ethernet является основной целью данной книги, рассмотрим использование протокола PPPoE более подробно.

Логика работы следующая - два узла должны сообщить друг другу свои адреса и установить начальное соединение, а затем запустить сессию PPP.

Схема сети, ориентированной на PPPoE
Рис. 6.5. Схема сети, ориентированной на PPPoE

В начале узел-клиент посылает широковещательный запрос Ethernet (PPPoE Active Discovery Initiation, PADI), в котором адрес назначения кадра является broadcast address, на поиск сервера со службой PPPoE. Ответ от концентратора доступа (PPPoE Active Discovery Offer, PADO) посылается клиенту (если в сети есть много устройств со службой PPPoE, то клиент получит много пакетов PADO).

Программное обеспечение клиента выбирает необходимый ему концентратор доступа и посылает ему пакет (PPPoE Active Discovery Request, PADR) с информацией о требуемой службе (класс обслуживания, имя провайдера и т.п.). После получения запроса, концентратор доступа подготавливается к началу PPP сессии и посылает клиенту пакет PADS (PPPoE Active Discovery Session-confirmation).

Если службы, запрашиваемые клиентом, доступны, в состав пакета PADS входит уникальный номер сессии, присвоенный концентратором, и этап работы по установленной сессии РРР. В противном случае клиент получает пакет PADS с указанием ошибки в запросе услуги.

В заключение рассказа о PPPoE отметим его основной недостаток - технология работает только в сети Ethernet, т.е. применение транзитных маршрутизаторов (работающих на уровне IP) недопустимо (или требует от них специального программного обеспечения). Это сильно сужает возможности PPPoE, и, скорее всего, так и не даст этому методу завоевать рынок.

Кроме перечисленных выше, нужно отметить протокол L2F (Layer 2 Forwarding), являющийся еже одним развитием РРТР. В отличие от него, L2F может использовать для создания туннеле не только IP, но и другие протоколы сетевого уровня. Кроме этого, для удаленного доступа может быть использован не только PPP, но и другие протоколы, например, SLIP.

Можно добавить, что L2F является одним из компонентов базовой для большинства провайдеров операционной системы IOS (Internetwork Operating System) компании Cisco Systems. Но, даже не смотря на это, большого распространения (по крайней мере в России) он не получил.

Еще один одним способом создания ВЧС является технология многопротокольной коммутации с заменой меток (Multiprotocol Label Switching, MPLS). Это решение наиболее новое из перечисленных, и создает туннель уже не на 2-ом (канальном) уровне, а на 3-ем (сетевом). Если говорить упрощенно в терминологии данной главы, то это некий гибрид между локальным и телекоммуникационным способом.

Возможности технологии велики, и весьма интересны. Так, допустимо на одном физическом маршрутизаторе создать несколько виртуальных, каждый из которых будет работать по собственному набору правил.

Однако технология MPLS еще не получила статуса IEEE, и является корпоративным стандартом некоторых вендоров (в особенности Cisco). К тому же это решение на сегодня является весьма дорогим, и поэтому недоступным для небольших сетей.

В заключение, надо отметить, что развитие средств создания ВЧС сейчас переживает период бурного развития, появляются новые технологии, и производители… Поэтому нужно понимать, что кроме рассмотренных способов построения ВЧС есть много частных решений от различных компаний. Их диапазон весьма велик - от интегрированных многофункциональных и специализированных устройств до чисто программных продуктов.

Глава 29 : Сравнение "локального" и "телекоммуникационного" метода

Вообще говоря, оба метода могут применяться совместно. От этого безопасность работы в сети, защита от подделки учетных данных, и надежность только возрастут, поэтому противопоставлять их друг-другу не совсем правильно. Однако главным критерием в данном случае является стоимость установки и обслуживания сети, и в этом ключе имеет смысл рассмотреть основные достоинства и недостатки обоих методов.

Основная слабость телекоммуникационного способа в том, что он не дает средств контроля абонентов внутри сети Ethernet. Т.е. несколько узлов вполне могут обмениваться любой информацией, и по любому протоколу - это скорее всего будет даже не замечено провайдером. На первый взгляд это не слишком страшно - доступ к внешнему трафику защищен, данные абонентов шифруются…

Но у пользователей остается возможность использовать сеть в своих нуждах - например обмениваться большим объемом данных (по сути бесплатно загружая сеть), или вообще сделать "пиратское" подключение к другому провайдеру и продавать трафик другим абонентам. На этом фоне взлом недостаточно защищенных компьютеров изнутри сети покажется совсем нестрашным…

Добавляет проблем и то, что сеть остается обычным Ethernet'ом, со всеми его недостатками. Так, кадр канального уровня может быть простыми методами перехвачен соседним узлом ("прослушивание" при некоммутироемой сети, либо несколько более сложные процедуры на сети, построенной на неуправляемых коммутаторах). Поэтому, нешифрованный туннель не спасает положение. Сложность "подделки" учетных данных несколько увеличивается, но "прослушивание" заметно не усложняется. Разумеется, шифрование снимает проблему, однако требует существенных вычислительных ресурсов от сервера провайдера.

Следующий практический минус - при сложной топологии сети провайдера (например, при передаче данных между сегментами сети через коммуникации стороннего оператора) появляется возможность построения несанкционированных каналов связи уже на уровне "чужих" IP адресов (без шифрации).

В то же время к несомненным плюсам данной технологии можно отнести простоту внедрения и эксплуатации, удобный биллинг (отработанный еще для коммутируемого доступа), экономию IP адресов (их можно выдавать последовательно из одного большого блока). Авторизация по паролю так же дает несколько непривычные возможности, например доступ до ресурсов сети с удаленного узла (из другого города), или dial-up в случае сбоя сети Ethernet с теми же учетными данными.

В целом, можно сказать, что на сегодня телекоммуникационный метод является необходимым минимумом, который должен обеспечить серьезный Ethernet-провайдер.

"Локальная" технология требует больших капитальных затрат - для нее (как минимум) необходимы дорогие управляемые коммутаторы. Это, пожалуй, главный и единственный минус данного пути развития.

Однако взамен технология позволяет обеспечить полную защиту (изоляцию) пользователя, и возможность четко идентифицировать узел прямо "на порту" - что позволяет полностью контролировать сеть полностью с центральной площадки оператора. Т.е. "видеть все действия" и "управлять" каждым пользователем в отдельности.

Плюс ко всему можно использовать такие дополнительные возможности оборудования, как резервирование линий (STP), подсчет трафика на порту абонента (SNMP). А в перспективе - простой переход к обеспечению разделения по качеству сервиса (QoS). Что вполне может вывести услугу на более высокий качественный (мультисервисный) уровень.

Можно сказать, что стоимость управляемых коммутаторов постоянно и быстро снижается. На сегодня уже можно приобрести модели китайских производителей в районе $200-400, в дальнейшем можно прогнозировать частичное вытеснение неуправляемых моделей в пользу таких же по стоимости "интеллектуальных" устройств, и стирание ценовой границы между ними.

Таким образом, в долговременной перспективе "локальная" технология выглядит несколько более предпочтительно. Но окончательный вывод делать пока преждевременно - слишком быстро все меняется на этом динамичном рынке.
 

Ссылка на материал, для размещения на сторонних ресурсах
/page/konkursy/25141/stroitelstvo.html