Хаотичное расположение оборудования

Основной бич домашних сетей — трудности прокладки кабелей. Спроектировать и построить инфраструктуру крупного предприятия или межстанционные соединения АТС можно не считаясь с затратами, подгоняя «под проект» местные условия. При 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 приспосабливаться к застройке города. В некоторых местах прокладка невозможна, где-то нежелательна или имеет высокую стоимость. Множество на первый взгляд незначительных помех часто превращает подобные работы в «шаманство», требуя от проектировщика глубоких знаний местных условий. Основным вариантом является линейный (рис. 1).

В таком виде сеть представляет собой «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» (рис. 2). Пусть кабели лежат рядом или даже в одной оболочке, такой подход позволит избежать зависимости всей сети от локального сбоя электропитания либо неисправностей активного оборудования. Иначе говоря, все узлы могут работать с центральным независимо друг от друга.

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

Но, как правило, это технически осуществимо (и рентабельно) только в случае использования оптоволокна. Большое количество волокон в одном кабеле стоит не слишком дорого. В то же время для медных многопарных кабелей при таком подходе нет места — 100–200 метров, вот предел их работы. А это очень мало для междомовых магистралей.

Очевидно, что для любой среды передачи кабель будет самым уязвимым звеном. Его повреждение вызовет отказ всех расположенных далее узлов без исключения. Это основной и неустранимый недостаток «линейной звезды».

Понадобится более тонкая настройка программной части сети. В пользовательском компьютере может быть установлен только один «шлюз по умолчанию» (маршрутизатор, которому отправляются дейтаграммы IP, адресованные во внешние сети).

Соответственно, в случае повреждения линии в какой-либо точке желательна автоматическая подмена основного канала резервным. Это сравнительно просто сделать, используя фиктивные адреса пользователей, и несколько более сложно для реальных. Но в целом не представляется неразрешимой задачей.

Как и в «классическом» кольце, общий отказ возможен только при одновременной неисправности двух активных устройств или повреждении кабелей в двух точках. Понятно, что вероятность такого события невелика и можно получить вполне надежную сеть при «линейной» топологии, оплатив запасной канал подключения к Интернету.

Нужно отметить, что резервные коммуникации могут быть значительно менее скоростными, чем основные. А следовательно, относительно недорогими, вполне по карману Ethernet-провайдеру средней величины.

Еще одним вариантом «линейного кольца» считается «гирлянда», в которой предусмотрена «обратная петля». То есть одна пара волокон в кабеле проходит через все активные устройства по очереди, а вторая — идет цельной и соединяет первый и последний узел сети (рис. 4).

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

Но что делать, если финансовое положение «начинающей» сети не позволяет применить оптоволокно в «линейной звезде», «обратной петле», а также схемы, которые используют резервирование «через Интернет»? В этом случае ситуацию может облегчить (но не исправить полностью) следующая топология (рис. 5).

То есть никогда не следует стремиться построить длинную «гирлянду» из последовательных активных устройств. Целесообразнее выделить магистраль, использующую минимальное количество оборудования. Пусть иногда понадобится «возвращаться» — расход кабеля при этом не так и велик. Зато общая надежность значительно возрастет. Например, для недорогого П-296 (П-270) вполне достижимо 400–500 метров без повторителей. Значит, на сеть радиусом 1,5 км (а это достаточно много) понадобится всего 4–5 устройств. В то время как при построении «гирлянды» количество повторителей составит 15–20 штук.

Правда, по всей вероятности, придется отказаться от 100baseT в пользу 10baseT. Пусть медленнее, но надежнее. Не нужно хорошо разбираться в теории вероятностей, чтобы сделать вывод о времени простоя сети при разных топологиях построения. Очевидно, что «гирлянда» будет дольше ремонтироваться, чем работать.

Абонентская система здания

Основное назначение абонентской системы здания (иначе говоря, внутридомовой разводки) — подключение конечных пользователей к активному (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 имеет ряд отличительных признаков.

Во-первых, оптимально в качестве базового протокола использовать 10baseT, требования которого к качеству коммуникаций невысоки (достаточно 3-й категории). Основным материалом бесспорно можно считать витую пару 5-й категории. Единственное, на что следует обратить внимание, — число пар в кабеле. Спецификации Ethernet 10/100baseT явно определяют необходимый минимум — 2 пары, их максимальное количество не ограничено и может быть выбрано по потребности (например, достаточно широко используются 25- и 50-парные кабели).

Во-вторых, по вполне понятным экономическим соображениям 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 кабели ко всем без исключения квартирам имеет смысл только в элитных домах. По статистике, в большинстве зданий в первый год подключается примерно 10% жильцов, и такие затраты просто не обоснованы. 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, что называется, где удобно. Например, нужно подключить соседа — ставится коммутатор в подъездном щитке. Или расстояние до соседнего дома оказалось слишком велико, в результате на чердаке (техэтаже) поставлено активное устройство. А то и проще — в момент прокладки не удалось получить доступ на один из этажей, нет никого из жильцов, — и поставлен дополнительный разветвитель (рис. 7).

Таким образом, причин и мотиваций много — от вполне резонных до сиюминутных. Результат обычно получается вполне работоспособным, но до определенных пределов, за которыми может последовать частичная или полная неработоспособность сети (нередко 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 применения такой вариант не годится по следующим причинам:
• Отдельное электропитание каждого устройства вызывает необходимость подключения к силовой сети во множестве точек. Пока это делается пиратским способом, особых трудностей не видно (кроме заметного снижения надежности и повышения сложности работ). Но как только потребуется официальная сдача сети, пусть даже 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 Интернету). Однако до выпуска недорогих малопортовых управляемых коммутаторов еще довольно далеко, их отличие в стоимости от простейших коммутаторов (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, 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 даже одного из перечисленных пунктов достаточно для создания мотивации к переходу на другие схемы построения абонентских систем здания (конечно, при наличии финансовых возможностей).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: