Тестирање комуникационих каблова

Transcript

1 Тестирање комуникационих каблова Арсеније Иванишевић Факултет техничких наука, Чачак, Електротехничко и рачунарско инжењерство, даљинско управљање, 2011/2012. Ментор рада проф. др. Синиша Ранђић Апстракт- У овом раду обрађена је проблематика тестирања телекомуникационих каблова. Дат је основни теоријски преглед у системе рачунарских мрежа, као и у неке основне врсте мрежа које се користе у разним системима. Такође, приказано је и структурно каблирање и његов утицај у новијим системима. Представљени су и слојеви структурног каблирања. Приказани су и каблови као основни елементи повезивања система. Дате су кључни појмови о пасивној опреми која се користи у структурном каблирању. И као основа овог рада, приказано је и тестирање телекомуникационих каблова. Кључне речи- телекомуникациони каблови; рачунарске мреже; каблови; тестирање. 1 УВОД Главна проблематика обрађена у овом раду је тестирање телекомуникационих каблова. Тестирани су каблови са дуплим заштитним оплетом од сајле од нерђајућег челика испод које се налази полиутерански слој као заштита од влаге. Првенствено, испитује се исправност кабла. Након тога се испитује отпорност изолације кабла, као и испитивање проводника на прекид. На крају се врши тестирање оптичких проводника. 2 РАЧУНАРСКЕ МРЕЖЕ Рачунарске мрежа је појам који се односи на рачунаре и друге уређаје који су међусобно повезани кабловима или на други начин, а у сврху међусобне комуникације и дељења података. Осим рачунара, у рачунарске мрежама могу бити и хабови (разводници), свичеви (скретнице, комутатори) и рутери (усмеривачи). Различите технологије могу користити за пренос података с једног места на друго, укључујући каблове, радио таласе и микроталасни пренос [5]. Класификација мрежа може се посматрати из аспекта технологије преноса података и из аспекта величине мреже. У даљем излагању изложиће се класификација мрежа из ова два аспекта. 2.1 Технологије за пренос података Постоје два типа најчешће коришћених технологија за пренос података: - Мреже с усмереним (дифузним) емитовањем, имају јединствени комуникациони канал који деле сви умрежени рачунари. Кратке поруке, понекада зване пакети (packets), које емитује било који рачунар, примају сви остали умрежени рачунари. Поље за адресу унутар пакета одређује примаоца (рачунар коме је пакет намењен). Када рачунар прими пакет и утврди да је намењен њему, он га обрађује, ако утврди да је намењен неком другом рачунару, једноставно га занемарује. - Мреже од тачке до тачке, садрже бројне везе између појединих парова рачунара. Да би од полазишта стигао до одредишта, пакет на овом типу мреже можда мора да прође кроз један или више других рачунара. Често постоји више путања различите дужине, тако да је проналажење оптималне путање важна ставка у мрежама типа од тачке до тачке. Иако постоје многи изузеци, у начелу се у мањим, географски локализованим мрежама користи дифузно емитовање, док веће мреже углавном користе повезивање од тачке до тачке. Пренос порука од тачке до тачке (од једног пошиљаоца до једног примаоца), често се назива једносмерно емитовање (unicasting). 2.2 Величине мрежа Мреже се могу класификовати и по величини. У табели 1, вишепроцесорски системи сврстани су према својој физичкој величини. На врху листе су личне мреже (personal area networks), намењене једној особи. Таква је, на пример, бежична мрежа која повезује рачунар с мишем, тастатуром и штампачем. И LDA који управља слушним апаратом корисника или његовим пејсмејкером спада у ову категорију. Изван категорије личних мрежа налазе се мреже већег домета. Оне се деле на локалне, градске и регионалне. Коначно, спој две или више мрежа назива се комбинована мрежа (internetwork) [6].

2 Табела 1. Класификација повезаних система према величини 3 СТРУКТУРНО КАБЛИРАЊЕ Како су рачунарске мреже и даље наставиле да расту и по броју радних места и по површини коју је требало да покрију, растао је и број потребних каблова и чворних места. Да би се избегао хаос до којег је неминовно долазило при повећању броја радних места на преко неколико десетина по чворном месту, уведено је структурно каблирање и дефинисан стандард TIA/EIA 568, који предвиђа да се рачунарска мрежа састоји од једног главног и, ако је потребно, више споредних чворних места [4]. Обично се у сваком објекту налази по једно главно чворно место и по једно или више споредних чворних места на сваком спрату зграде. На овај начин кабловски систем је подељен на три подсистема: кабловски систем за везу између више објеката (Campus backbone), вертикални кабловски систем и хоризонтални кабловски систем. Постоје две важне архитектуре мреже референтни модели OSI и TCP/IP. Протоколи модела OSI су свеобухватани, а својства сваког слоја и далје су веома важна и у примени су код других стандарда, који се сада примењују у структурном каблирању. Референтни модел TCP/IP је на неки начин на супротном крају у односу на референтни модел OSI, али се и његови протоколи налазе свуда и окосница су свих стандарда у структурном каблирању. Референтни модел OSI (International Standards Organization Open System Interconnection) се зове отворени систем јер треба да повеже отворене системе системе који су отворени за комуникацију с другим системима. Референтни модел OSI има седам слојева (видети слику 1). Принципи који су довели до образовања седам слојева могу се сажети на следећи начин: - Треба направити нов слој кад код је неопходна нова апстракција; - Сваки слој треба да има јасно дефинисану функцију; - Функцију сваког слоја треба изабрати имајући у виду дефинисање међународно стандардизованих протокола; - Границе слојева треба изабрати тако да се минимизује проток информација између слојева; - Број слојева треба да буде довољно велики да се функције чије се намене јасно разликују не би на силу трпале у исти слој, а ипак довољно мали да архитектура не постане превише сложена. Слика 1. Референтни модел OSI Референтни модел TCP/IP (TCP/IP Reference Model) данас је основа свих регионалних рачунарских мрежа и интернета, а настао је комбиновањем његова два основна протокола.

3 Slika 2. Референтни модел TCP/IP Међумрежни слој (internet layer) представља спајалицу која држи на окупу читаву архитектуру мреже. Његов задатак је да пакете које рачунари убацују у било коју мрежу упућује независно на одредиште, [7]. Пакети на одредиште могу да стигну редоследом другачијим од оног којим су послати, па је задатак виших слојева да их доведе у ред, ако је то неопходно. Међумрежни слој дефинише званични формат и такозвани интернет протокол (Internet protocol, IP). Задатак међумрежног слоја је да испоручи IP пакете где треба да стигну. Слој изнад међумрежног слоја у референтном моделу TCP/IP данас се обично назива транспортни слој (transport layer). Он је намењен конверзацији између равноправних процеса на изворном и одредишном рачунару, баш као и транспортни OSI слој. Овде се дефинишу два протокола који спајају два краја. Први, протокол за управљањем преносом (Transmission Control Protocol, TCP), представља поуздан протокол са успостављањем поуздане везе, који омогућава да се ток бајтова, потекао с једног рачунара, без грешке доведе до било ког одредишта у међумрежи. Други протокол овог слоја, протокол за корисничке датаграме (User Datagram Protocol, UDP), представља поуздан протокол без успостављања директне везе, намењен апликацијама које саме, уместо протокола TCP, уређују своје пакете и управљају током података. Он се широко користи и за једноставне упите клијентско серверског типа, као и за апликације код којих хитност испоруке има предност над тачношћу. Изнад транспортног слоја налази се слој апликација (application layer). Он садржи све протоколе вишег нивоа. На почетку су то били протоколи за виртуелни терминал (TELNET), за пренос датотека (SMTP). Протокол за виртуенлни терминал омогућава кориснику да се са свог рачунара даљински пријави на други рачунар и да на њему ради. Протокол за пренос датотека омогућава ефикасно преношење података с једног рачунара на други. Испод међумрежног слоја зјапи велика празнина. Референтни модел TCP/IP не објашњава детаљно шта се ту догађа, осим што истиче да рачунар мора да се повеже с мрежом помоћу неког протокола како би могао да јој шалје IP пакете. Сам протокол за повезивање с мрежом није дефинисан и мења се од рачунара до рачунара и од једне мреже до друге. Књиге и радови о моделу TCP/IP ретко се дотичу ове теме. 4 ПАСИВНА ОПРЕМА КОЈА СЕ КОРИСТИ У СТРУКТУРНОМ КАБЛИРАЊУ Структурно каблирање изводи се за потребе рачунарских и телекомуникационих система, осигурава квалитетну мрежну инфратруктуру вишеструке намене високих перформанси за интернет, видео надзор, пренос података, телефонску комуникацију и друго. Разводни или рек ормани, како ће се чешће називати, представљају концентрацију каблова и комуникационе опреме, одређеног сегмента локалне рачунарске мреже. Веће мреже садрже већи број рек ормана, који се хијерархијски повезују у тополошкој структури стабла. Корен овакве структуре представља главно комуникацоно чвориште мреже, односно главни разводни орман (Building Distributor BD, за LAN зграде или Campus Distributor - CD, за LAN комплекса објеката на мањем растојању) [3]. Периферна комуникациона чворишта, односно периферни разводни ормани се генерално реализују по спратовима, па се називају и спратним разводним орманима (Floor Distributor - FD). Рек ормани су стандардне ширине од 19 in, који са предње и задње стране ормана имају две перфориране вертикалне шине за монтирање опреме. Растојање између ближих ивица шина износи 450 mm, растојање између вертикалних оса отвора перфорација износи 466 mm, рaстојање између даљих вертикалних ивица шина није мања од 482 mm (19 ). Рек орман је са предње стране затворен стакленим вратима са кључем, а са задње стране и бочних страна металним вратим, који су осигурани вијцима (шрафовима) или са кључем. Панели за напајање треба да садрже не мање од три напојне утичнице са уземљењем, за напајање на мрежи 220V/50Hz и централни прекидач. На ове утичнице се повезују комуникациони уређаји, док се сам напојни панел повезује на оближњу утичницу постојеће нисконапонске мрежe. Сви покретни метални делови рек ормана, као и метална кућишта свих активних уређаја који се напајају напоном од 220 V, обавезно треба да буду повезана на шину за изједначавање потенцијала унутар рек ормана, а рек орман се повезује на шину за изједначавање потенцијала у енергетском разводном орману. За повезивање разводних ормана се генерално предвиђају мултимодни фибер оптички каблови са мултимодним оптичким влакнима, чије карактеристике треба да задовоље спецификације обједињене

4 стандардом ISO/IEC Максимално оптичко слабљење влакна у простору од 850 nm не сме бити веће од 3,5dB/km. Исте врста оптичких влакана се користи и за каблове за преповезивање оптичких утичница у разводним орманима (fiber optic patch cord). Дужина везе између рек ормана не сме да пређе 2 km, а оптичка влакна треба да поседују могућност директног механичког поставлјања оптичких конектора. За завршавање оптичких влакана предвиђају се оптички конектори типа SC (слика 3) према међународном стандарду ISO/IEC , као и оптички конектори типа BFOC/2,5 (тзв. ST конектор) према међународном стандарду ISO/IEC Ови конектори морају бити усаглашени са врстом оптичких влакана, односно предвиђени за мултимодна оптичка влакна. 5 TEСТИРАЊЕ КОМУНИКАЦИОНИХ КАБЛОВА Слика 3. Оптички конектор Испитивани кабал се користи на истраживачким бродовима. Он се намотава на витла помоћу којих се спушта заједно са сондама које се поставаљају на крај у море ради испитивања. Укупна дужина кабла је 10km. Кабал се састоји из три бакарна проводника појединачног пресека 2,5mm 2 (Зелени, Бели 1 и Бели 2) и три оптичка влакна (Црвени, Црни и Сиви) који су заштићени прво слојем нерђајуће сајле а онда и слојем изолације (Природни). Отпорност изолације се мери између свих проводника, бакарних и оптичких као и између растеретне сајле. Ово испитивање је обављено инструментом за испитивање инсталације марке BENING, тип IT-120. Мерење отпора изолације је обављено са једносмерном струјом напона 500V. Табела 2. Резултати мерење изолације између каблова пре намотавања сајле MΩ/kablu Zeleni Beli 1 Beli 2 Crveni Crni Sivi Prirodni Zeleni Beli Beli Crveni Crni Sivi Prirodni Отпорност између проводника након намотавања се повећала, нарочито у односу на растеретну сајлу. Испитивање оптичких влакана се врши методом слабљења [8]. Слабљење светлосне снаге у оптичком влакну је резултат апсорпције, расејања и ефекта таласовода. За испитивање је коришћен уређај FTB-8510B-2, произвођача EXFO. Овај уређај има два електрична 10/100/1000 Mbps Ethernet порта и два оптичка 1000 Mbps Ethernet порта. Пошто су слободна оба краја оптичких влакана, испитивање се врши само са једног краја. Ово је типични оптоелектронски уређај (OTDR) који се користи за испитивање оптичких влакана. Он је оптички еквивалент електронског рефлектометра у временском домену. Он пушта низ оптичких импулса у влакно које се тестира и прикупља њихове одзиве од светлости која је расипа кроз влакно или се рефлектује дуж влакна. Снага повратног импулса се мери у функцији времена а касније се графичи презентује као слабљење у db у функцији дужине влакна. На слици испод се виде резултати мерења једног оптичког влакна пре намотавања сајле. Испитивање се врши светлошћу таласне дужине од 1310 nm. Као што се види, укупни губици су db што на укупну дужину влакна од 10,4122 km износи 0,368 db/km. Овај резултат је задовољавајући, пошто за силикатна влакна је просечан губитак 1-5 db/km.

5 Слика 4. Резултати испитивања влакна пре на мотавања 6 ЗАКЉУЧАК Ефикасан рад предузећа и њихов успешан развој не може се замислити без савремених информационих система, а њихова окосница су рачунарски системи са уграђеним телекомуникационим системима, односно постројењима. Без савремених рачунарских система заједно са телекомуникационим системима не може се замислити живот савременог човека у свим његовим сверама деловања, нити будући развој човечанства. У овом раду обрађено је пет поглавља, која чине једну заокружену целину из структурног каблирања и мерења на UTP кабловима, а они се односе на рачунарске мреже, класификацију мрежа, стандарде у структурном каблирању, структурно каблирање и на крају је дат практичан пример испитивања енергетских каблова и оптичких влакана. У првом поглављу обрађена је употреба рачунарске мреже као саставног дела рачунарских система из њиховог пословног аспекта, односно са становишта њихових корисника клијената. Такође је обрађена и класификација мрежа - принципи рада преноса података и величине мрежа (локалне мреже, градске мреже, регионалне мреже, бежичне мреже, кућне мреже и комбиноване мреже). Треће поглавље односи се на стандарде који се примењују у структурном каблирању. Изложене су две важне архитехтуре мреже референтни модел OSI и референтни модел TCP/IP, који су основа свих стандарда у структурном каблирању. Такође, побројани су и најважнији стандарди који се примењују у структурном каблирању. Обрађени су и принципи структурног каблирања с нагласком на топологију структурног каблирања (каблирање кампуса, каблирање кичме, хоризонтално каблирање). Одговарајућа пажња је поклоњена и коаксионалним кабловима, кабловима с упреденим парицама и оптичком каблу. У четвртом поглављу обрађена је пасивна опрема која се користи у структурном каблирању с нагласком на: разводне ормане с припадајућим елементима, кабловску инсталацију за повезивање разводних ормана (оптички каблови, оптички конектори), хоризонталну кабловску инсталацију (каблови, утичнице, конектори) са одговарајућим сликама, трасе каблова и начин полагања, кабловске канале и кабловску инсталацију у радном простору (каблови, конектори, трасе каблова). У петом поглављу је приказан практични пример провере енергетских, односно бакарних проводника и оптичких влакана са одговарајућим приказом резултата.

6 ЛИТЕРАТУРА [1] Бркић мр Радомир, Телекомуникациони водови и пренос, Виша железничка школа, Београд, [2] Бркић мр Радомир, Дијагностика отказа и поузданост у раду телекомуникационих постројења, Виша железничка школа, Београд, [3] Бркић др Радомир, Уградња, ремонт и одржавање телекомуникационих постројења, ауторизована предавања, Виша железничка школа, Београд, [4] Stephen J. Bigelow, Рачунарске мреже, Микрокњига, Београд, [5] William A. Shay, Савремене комуникације, технологије и мреже, Светлост, Чачак, [6] Andrew S. Tanenbaum, Рачунарске мреже, Микрокњига, Београд, [7] James F. Kurose, Умрежавање рачунара, ЦЕТ, Београд, [8] WEB портал