Информация


Продукти


Архив



Информация->Начало
Последна модификация на


Проблеми на LAN мрежите в България ...


    През последното десетилетие в нашата страна се наблюдава истински бум на градските Ethernet LAN мрежи върху усукани двойки. Макар и по света този тип на построяване на обвързаност към клиентите от операторите да няма масово приложение - у нас той се превърна в основният начин за предоставяне на Internet (по-късно и на други) услуги. По-новите технологии като оптични трасета, безжични връзки започнаха да променят облика на тези мрежи ... но и до момента усуканата двойка си остава основното решение за крайната връзка до клиента.

   Редом с бума на градските мрежи, операторите срещнаха ред проблеми и трудности, които поставиха под въпрос стабилността и качеството на предлаганите услуги. Такива проблеми, без да претендираме за изчерпателност, се явиха:
     - честите токови удари в родната електропреносна мрежа, водещи до блокиране на оборудването;
     - проблеми със захранването на самото оборудване;
     - въздействието на гръмотевиците върху външните трасета.
   Всички тези проблеми бяха в основата си свързани с факта, че така изградените мрежи бяха неуправляеми по интелигентен начин (освен чрез достъп на място).

 

... и решенията им, предлагани от "НЕОМОНТАНА ЕЛЕКТРОНИКС"


    С намесата си през началото на 2004г. в разработването и предлагането на продукти за градските LAN мрежи, фирма "НЕОМОНТАНА ЕЛЕКТРОНИКС" си постави за цел да предложи цялостно решение на основните проблеми. Това доведе до създаването на първият по рода си в България IP модул за управление през LAN мрежите - TinyIP и наследникът му PicoIP. Редом с неговото създаване, задълбоченото изучаване на масово използваните мрежови комутатори (суитчове) от нисък клас, които и до сега са гръбнака на тези мрежи, даде възможност да предложим на клиентите да решат с тях проблеми, за които до момента можеше да се ползва само скъпо активно оборудване - групиране на портове, VLAN и др. Всички тези допълнителни възможности станаха достъпни за активен достъп именно, чрез TinyIP, както и чрез специално разработения суитч SmartSwitch и CleverSwitch с възможност за удобна връзка към управляващия модул. Освен в управлението на евтините суитчове, този IP модул откри изобилие от възможности за контрол на захранването по мрежата (чрез модулите за комуиране RelayBoard, RelayBox2х), за активен мониторинг на трасетата, за извличане на допълнителна аналогова и цифрова информация. Идеите за нови негови приложения продължават да идват от многобройните клиенти ...

   Силното разпространение на оптичните трасета ни накара през 2010г. да разработим и NMGS4P1F (1x12.5G SFP + 4x10/100/1000), с който клиентите замениха досегашните медия конвертори, получавайки по-ниска цена и повече възможности за управление и контрол. За първи път на нашия пазар вградихме и активна защита от токови удари в този продукт, която в последствие добавихме и към SmartSwitch!

   Активната дейност на фирмата в разработката на специализирани импулсни захранвания за отдалечено захранване на активното оборудване по свободните чифтове от усуканата двойка също доведе до решаването на основен проблем. Идеята за този тип продукти витаеше на пазара, дори се предлагаха решения. Масовата част от тях обаче не бяха нито технически, нито ценово оптимизирани. Гамата импулсни захранвания SMPS претърпя десетки модификации, подмяна с изцяло нови решения, за да можем да постигнем едно наистина оптимално решение на този проблем. Въпреки успехът на досегашният вариант на продуктите, продължаваме да търсим нови и нови решения ...

   Целта на другата група продукти - протекторите за ЛАН мрежи, също бе да се реши един от проблемите - въздействието на природата. 100%-овата защита от природните въздействия никога не би могла да се постигне, но ефектът от продуктите ETHP дава възможност за намаляване на щетите от пренапрежения.

    На този сайт ще намерите подробна техническа, приложна и ценова информация за всички продукти на "НЕОМОНТАНА ЕЛЕКТРОНИКС", предназначени за LAN мрежи. И тъй-като не е възможно цялата информация да се синтезира в няколко текстови документа - винаги можете да се обърнете директно към нас за консултация или идея!

Захранване по ЛАН мрежи?

   Предаването на данни със скорост до 100Mb/s става с дълги симетрични линии от UTP/FTP кабели с четири усукани двойки, като за сигнала се използват само две от тях. Това дава възможност другите два свободни чифта да служат за пренос на захранващо напрежение до активните устройства, чрез които е изградена самата мрежа.
   Нормативните документи у нас за жични комуникации допускат работа с напрежение до 65VAC. За да определите необходимото напрежение в конкретен случай трябва да имате в предвид следното:
   - разстоянието между суитчовете не трябва да надвишава 100м (поради затихването на сигнала);
   - Активното съпротивление на една усукана двойка е около (8-10oM) на 100м при проводник с диаметър 0.5мм;
   - Консумацията на напълно натоварен осем портов суитч е около 200мА (при 12V захранване), а отделни марки имат и по-висока.
   От това следва, че аналоговите методи за осигуряване на захранващо напрежение 12V от обикновено максимално допустимите за такива схеми 40VDC, са неподходящи - тъй-като при тях входният и изходният ток са равни. Като единствено решение остават само импулсните методи за преобразуване на „високо” напрежение в „ниско”. В този случай токът в магистралата е обратно пропорционален на съотношението в напреженията – мощността се запазва (като се отчита КПД на преобразователя). Това води до по-малки загуби в захранващите проводници. Поради пада на напрежение по трасето крайните импулсни захранвания работят с по-ниско захранващо напрежение, а от там и с ток съизмерим с този на товара. Напрежението в началото на трасето трябва да се измерва без товар и е необходим запас от поне 10%.
   Най-общо вариантите на импулсни преобразователи са два типа: с галванично разделяне (трансформатор) или без галванично разделяне.
   Галваничното разделяне е задължително за импулсните преобразователи (адаптери) за мрежово (220VAC) напрежение с цел отделяне от фазата. Тяхното използване е задължително и в системите със захранване по линията при кабелните телевизии, тъй-като там сигналът и захранващото напрежение се пренасят по една и съща двупроводна линия.
   Въздействието на атмосферни разряди (гръмотевици) могат да разрушат еднакво активните и пасивните елементи и при двата вида захранващи преобразователи. Единственото предимство на трансформаторите импулсни преобразователи при ЛАН мрежите (Uвх.<65VAC) е, че повредите в първичната част могат да не доведат до получаване на пренапрежения на изхода на захранването. Недостатъците на това решение са:
   - по-високата цена;
   - по-малката мощност на преобразуване за единица обем на трансформатора (поради необходимостта от най-малко две изолирани намотки).
   При преобразователите с натрупващ дросел (без галванично разделяне) има само една намотка с по-добри възможности за охлаждане. По отношение на коефициента им на полезно действие (КПД) и двата типа решения достигат стойности над 75-80%.
   Друг важен въпрос при избора на захранване за ЛАН мрежа е това дали да се използва променливо или постоянно магистрално напрежение? От енергийна гледна точка няма разлика – и в двата случая важи „Законът на Ом”.
   Правото напрежение изисква изправител с голям филтриращ кондензатор (над 4700uF) в началото на мрежата, а в локалните импулсни конвертори – входният кондензатор е с малка стойност (100uF). Правото напрежение има един съществен недостатък – предизвиква електрохимична корозия в контактните съединения, особено когато са от различни метали. Друг проблем възниква и при комутирането му с контактни релета. Освен това мускулните влакна в човешкото тяло са по-чувствителни към правото, от колкото към променливото напрежение.
   Реализирането на променливотоково захранване на пръв поглед е по-лесно – изисква единствено набавянето на стандартен мрежов трансформатор с необходимата мощност. Проблемите по филтрирането се прехвърлят в импулсните захранвания:
   - необходим е входен кондензатор с по-голям капацитет (и съответно обем) особено, когато линията е дълга. Например при    консумация от импулсното захранване 1А/12V е необходим кондензатор минимум 1000uF за да се получи работоспособност при голям спад на магистралното напрежение (до 20VAC);
   - Голямата стойност на този кондензатор води до по-голям начален заряден ток (най-вече в първите захранвания по трасето);
   - Изборът на суитч също е свързан и с захранването, като удачни за захранване по мрежата имат консумация до 3VA, собствена консумация около 35мА и 200мА при пълно натоварване. Суитчовете, предвидени за захранване с променливо напрежение от адаптер, имат вградена схема грец, което отнема до 2V от захранването – това води до нежелателно повишаване на консумирания ток.
   - Друг проблем в голяма част от суитчовете, изградени с масовия чип RTL8309SB, в продажба от края на 2006-а година е, че имат повишена стартова консумация – 120мА, която спада до 30мА след 10s (при липса на натоварване).
   Основен проблем при ЛАН мрежите е т.нар. „забиване” на активното оборудване – суитчове, рутери и др. Трябва да се има в предвид, че често причина за това е „забиването” на самото импулсно захранване. Специализираните инт. схеми (като 34063, LM2575 с вградена токова защита) при импулсно натоварване от захранването в самия суитч (което също обикновено е импулсно с 34063), в момента на включването им се „объркват” и застават в междинно състояние с понижено изходно напрежение (7-8V). За да се избегне това състояние, особено при използване на суитчове с по-голям начален ток или при захранване на няколко суитча паралелно, е необходимо да се вземат допълнителни схемни мерки.
   Някои инт. схеми дават възможност за въвеждане на забавяне в „тръгването” на импулсното захранване – по този начин може да се реализира разпределено във времето стартиране на захранванията по една линия, като първо да се задейства най-далечното захранване. Този режим позволява избягването до известна степен на големия ударен ток при първоначалното пускане на клон от магистралата. Реализирането на това забавяне с най-простия метод – чрез диференцираща RC верига, крие опасност от изключване (ново стартиране) на захранването при всеки напреженов скок в магистралата (то може да се променя поради промяната на товара в нея – включване/изключване на клиенти в мрежата, смущения от мрежовото захранване и др.).
   При избор на импулсно захранване по отношение на мощността трябва да се има в предвид, че обявеният максимален изходен ток е винаги граничен, т.е. трябва да има поне 20% запас в натоварването. Освен това често се налага към едно захранване да се включват няколко консуматора – няколко суитча, PicoIP, RelayBoard.

Защита на ЛАН мрежи от пренапрежения?

   В развитите държави отдавна са предвидени стриктни норми за изграждане на сгради, така че външните електрически атмосферни разряди или други електромагнитни излъчвания да не оказват отрицателно влияние върху живота в сградата. Това е т.нар. електромагнитна съвместимост между железобетона, водопроводната, електрическата и гръмоотводната инсталации. Друг е въпросът за защитата на външните линии, особено актуален за България, където по-голямата част от градските ЛАН мрежи са изградени от външно разположени кабели.
   Защитата на 100% е трудно реализируема на практика, тъй-като в един атмосферен разряд е съсредоточено огромно количество енергия. Прякото му въздействие върху каквато и да е техника почти винаги е фатално за нея. В повечето случаи въздействието е значително по-слабо, но отново фатално без да са предприети мерки за защита. Постигането на защита от порядъка на (80-85%) може да се счита за успех.
   Основният метод за реализирането на защита на електронните устройства е отклоняването от входовете им на вторично индуцираните пренапрежения.
   LAN мрежите са изградени като дълги, симетрични линии от усукани двойки. В тях могат да възникнат два вида опасни пренапрежения:
   - пренапрежение между проводниците, което е опасно за входа на устройството. Поради спецификата на усуканата двойка (еднакво подложени на въздействието проводници - синфазно) това пренапрежение е обикновено ниско като стойност;
   - пренапрежение между проводниците спрямо „земя” – то може да достигне значително по-високи стойности и да предизвика по-сериозни поражения. Могат да пострадат и активни, и пасивни елементи;
   Производителите на полупроводници в световен мащаб разполагат с голямо разнообразие от защитни полупроводникови прибори за „шунтиране” на пренапрежения. Към тях се поставят изисквания за голямо бързодействие, голяма пикова разсейвана мощност, възстановяване в нормално състояние след отпадане на въздействието, минимално въздействие върху затихването на сигнала (нисък капацитет).
   Най-често се използват следните прибори:
   - мощни газоразрядници с пробивно напрежение 90 или 230V, с токово импулсно натоварване от 5kA до 10kA, ниска стойност на капацитета им – (1-2)pF. Те са особено подходящи за отвеждане на втория тип пренапрежение – към „земя”. За „запушването” им обаче се изисква в мрежата да няма постоянни потенциали надвишаващи 50V (при 90V номинал). Когато токовият пик е до стотина ампера, газоразрядниците издържат многократни цикли на работа. Заместването на специалните газонапълнени разрядници с метално фолио от печатните платки е любителско решение, тъй-като пробивното напрежение на въздушния слой изисква по-високо напрежение и зависи от много странични фактори.
   - полупроводникови прибори, известни най-вече като TVS (Transient Voltage Suppressor) диоди ("Transil"). Те имат волт-амперна характеристика като на обикновен ценер диод. Издържат импулсни мощности до 1.5KW и след спадане на пренапрежението под нивото на пробив пропускат микроампери ток. Техен недостатък е големият капацитет на прехода им, което ги прави неизползваеми директно в симетричните Ethernet линии (произвеждат се и специални интегрални решения с този тип диоди, с понижени капацитети, специално за такъв тип мрежи)
   - полупроводникови прибори имащи характеристиката на динистор („Sidactor”, “Trisil”) – при пренапрежение се отпушват и остават в това състояние докато токът в тях не спадне под някакво ниво. Имат малък капацитет и по-малък пад на напрежение в отпушено състояние.
   - варистори - резистори, рязко понижаващи съпротивлението си при определено напрежение.
   Основно правило при избор на защита е цената и да не е съизмерима с цената на защитаваното устройство. Абсурдно е да се защитава осем портов суитч с цена 15-20лв. от единични протектори с цена 10лв (още повече с „марков” протектор за 35лв)! Скъпите защити са единствено оправдани за компютрите, включени в мрежата, но не и за масово приложение в самата нея.
   Друг основен проблем е липсата на възможност за качествено заземяване, както и наличието на потенциални разлики между заземяването в различни сгради. Лошото заземяване на протектора (или изобщо липсата на такова) води до отпадане на защита спрямо „земя” – остава единствено защитата между самите усукани двойки.
   За защитата в самата двойка най-често се използват TVS диоди с работно напрежение 6.8 или 7.5V. Задължително е комбинирането им с изправителни диоди, което води до понижаване на капацитета върху усуканите двойки.
   С газоразрядниците може да се ограничава напрежението спрямо „земя” самостоятелно за всеки проводник (общо четири) или чрез включването им през диодни мостове (общо два).
   За защита на портовете в суитчове най-издържано решение е включването на защитни елементи в самата им конструкция чрез специализирани инт. схеми, но така цената му би се повишила с 50%. В практиката обикновено се постъпва компромисно – защитават се само външните отклонения в мрежата, които имат и високи денивелации.
   За защита на токозахранването в мрежата най-лесно и евтино използването на локални импулсни захранвания с TVS диоди на входа и изхода. Поради окъсяването на TVS диода при претоварване се оказа, че той създава практически неудобства при локализирането на захранвания с "окъсен" защитен диод на входа. Това бе причината да се откажем от тяхното използване в импулсните захранвания и да ги заменим с варистор, въпреки че TVS диодите "вършеха" своята работа като защитен елемент за захранващия модул.