MatLab предоставляет богатый инструментарий по визуализации данных. Используя внутренний язык, можно выводить двумерные и трехмерные графики в декартовых и полярных координатах, выполнять отображение изображений с разной глубиной цвета и разными цветовыми картами, создавать простую анимацию результатов моделирования в процессе вычислений и многое другое.
Функция plot
Рассмотрение возможностей MatLab по визуализации данных начнем с двумерных графиков, которые обычно строятся с помощью функции plot(). Множество вариантов работы данной функции лучше всего рассмотреть на конкретных примерах.
Предположим, что требуется вывести график функции синуса в диапазоне от 0 до . Для этого зададим вектор (множество) точек по оси Ox, в которых будут отображаться значения функции синуса:
В результате получится вектор столбец со множеством значений от 0 до и с шагом 0,01. Затем, вычислим множество значений функции синуса в этих точках:
и выведем результат на экран
В результате получим график, представленный на рис. 3.1.
Представленная запись функции plot() показывает, что сначала записывается аргумент со множеством точек оси Ох, а затем, аргумент со множеством точек оси Oy. Зная эти значения, функция plot() имеет возможность построить точки на плоскости и линейно их интерполировать для придания непрерывного вида графика.
Рис. 3.1. Отображение функции синуса с помощью функции plot().
Функцию plot() можно записать и с одним аргументом x или y:
plot(x);
plot(y);
в результате получим два разных графика, представленные на рис. 3.2.
Анализ рис. 3.2 показывает, что в случае одного аргумента функция plot() отображает множество точек по оси Oy, а по оси Оx происходит автоматическая генерация множества точек с единичным шагом. Следовательно, для простой визуализации вектора в виде двумерного графика достаточно воспользоваться функцией plot() с одним аргументом.
Для построения нескольких графиков в одних и тех же координатных осях, функция plot() записывается следующим образом:
x = 0:0.01:pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
plot(x,y1,x,y2);
Результат работы данного фрагмента программы представлен на рис. 3.3.
Рис. 3.2. Результаты работы функции plot() с одним аргументом:
а – plot(x); б – plot(y).
Рис. 3.3. Отображение двух графиков в одних координатных осях.
Аналогичным образом можно построить два графика, используя один аргумент функции plot(). Предположим, что есть два вектора значений
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
которые требуется отобразить на экране. Для этого объединим их в двумерную матрицу
в которой столбцы составлены из векторов y1 и y2 соответственно. Такая матрица будет отображена функцией
plot(); % апострофы переводят вектор-строку
% в вектор-столбец
в виде двух графиков (рис. 3.4).
Рис. 3.4. Отображение двумерной матрицы в виде двух графиков.
Два вектора в одних осях можно отобразить только в том случае, если их размерности совпадают. Когда же выполняется работа с векторами разных размерностей, то они либо должны быть приведены друг к другу по числу элементов, либо отображены на разных графиках. Отобразить графики в разных координатных осях можно несколькими способами. В самом простом случае можно создать два графических окна и в них отобразить нужные графики. Это делается следующим образом:
x1 = 0:0.01:2*pi;
y1 = sin(x1);
x2 = 0:0.01:pi;
y2 = cos(x2);
figure; % создание 2-го графического окна
Функция figure, используемая в данной программе, создает новое графическое окно и делает его активным. Функция plot(), вызываемая сразу после функции figure, отобразит график в текущем активном графическом окне. В результате на экране будут показаны два окна с двумя графиками.
Неудобство работы приведенного фрагмента программы заключается в том, что повторный вызов функции figure отобразит на экране еще одно новое окно и если программа будет выполнена дважды, то на экране окажется три графических окна, но только в двух из них будут актуальные данные. В этом случае было бы лучше построить программу так, чтобы на экране всегда отображалось два окна с нужными графиками. Этого можно достичь, если при вызове функции figure в качестве аргумента указывать номер графического окна, которое необходимо создать или сделать активным, если оно уже создано. Таким образом, вышеприведенную программу можно записать так.
x1 = 0:0.01:2*pi;
y1 = sin(x1);
X2 = 0:0.01:pi;
y2 = cos(x2);
Figure(1); %создание окна с номером 1
plot(x1, y1); % рисование первого графика
figure(2); % создание графического окна с номером 2
plot(x2, y2); % рисование 2-го графика во 2-м окне
При выполнении данной программы на экране всегда будут отображены только два графических окна с номерами 1 и 2, и в них показаны графики функций синуса и косинуса соответственно.
В некоторых случаях большего удобства представления информации можно достичь, отображая два графика в одном графическом окне. Это достигается путем использования функции subplot(), имеющая следующий синтаксис:
subplot(<число строк>, <число столбцов>, <номер координатной оси>)
Рассмотрим пример отображения двух графиков друг под другом вышеприведенных функций синуса и косинуса.
x1 = 0:0.01:2*pi;
y1 = sin(x1);
X2 = 0:0.01:pi;
y2 = cos(x2);
Figure(1);
subplot(2,1,1); % делим окно на 2 строки и один столбец
plot(x1,y1); % отображение первого графика
subplot(2,1,2); % строим 2-ю координатную ось
plot(x2,y2); % отображаем 2-й график в новых осях
Результат работы программы показан на рис. 3.5.
Аналогичным образом можно выводить два и более графиков в столбец, в виде таблицы и т.п. Кроме того, можно указывать точные координаты расположения графика в графическом окне. Для этого используется параметр position в функции subplot():
subplot(‘position’, );
где left – смещение от левой стороны окна; bottom – смещение от нижней стороны окна; width, height – ширина и высота графика в окне. Все эти переменные изменяются в пределах от 0 до 1.
Рис. 3.5. Пример работы функции subplot.
Ниже представлен фрагмент программы отображения графика функции синуса в центре графического окна. Результат работы показан на рис. 3.6.
x1 = 0:0.01:2*pi;
y1 = sin(x1);
Subplot(‘position’, );
plot(x1,y1);
В данном примере функция subplot() смещает график на треть от левой и нижней границ окна и рисует график с шириной и высотой в треть графического окна. В результате, получается эффект рисования функции синуса по центру основного окна.
Таким образом, используя параметр position можно произвольно размещать графические элементы в плоскости окна.
Рис. 3.6. Пример работы функции subplot с параметром position.
Оформление графиков
Пакет MatLab позволяет отображать графики с разным цветом и типом линий, показывать или скрывать сетку на графике, выполнять подпись осей и графика в целом, создавать легенду и многое другое. В данном параграфе рассмотрим наиболее важные функции, позволяющие делать такие оформления на примере двумерных графиков.
Функция plot() позволяет менять цвет и тип отображаемой линии. Для этого, используются дополнительные параметры, которые записываются следующим образом:
plot(
Обратите внимание, что третий параметр записывается в апострофах и имеет обозначения, приведенные в таблицах 3.1-3.3. Маркеры, указанные ниже записываются подряд друг за другом, например,
‘ko’ – на графике отображает черными кружками точки графика,
‘ko-‘ – рисует график черной линией и проставляет точки в виде кружков.
Табл. 3.1. Обозначение цвета линии графика
Табл. 3.2. Обозначение типа линии графика
Табл. 3.3. Обозначение типа точек графика
Ниже показаны примеры записи функции plot() с разным набором маркеров.
x = 0:0.1:2*pi;
y = sin(x);
Subplot(2,2,1); plot(x,y,"r-");
subplot(2,2,2); plot(x,y,"r-",x,y,"ko");
subplot(2,2,3); plot(y,"b--");
subplot(2,2,4); plot(y,"b--+");
Результат работы фрагмента программы приведен на рис. 3.7. Представленный пример показывает, каким образом можно комбинировать маркеры для достижения требуемого результата. А на рис. 3.7 наглядно видно к каким визуальным эффектам приводят разные маркеры, используемые в программе. Следует особо отметить, что в четвертой строчке программы по сути отображаются два графика: первый рисуется красным цветом и непрерывной линией, а второй черными кружками заданных точек графика. Остальные варианты записи маркеров очевидны.
Рис. 3.7. Примеры отображения графиков с разными типами маркеров
Из примеров рис. 3.7 видно, что масштаб графиков по оси Ox несколько больше реальных значений. Дело в том, что система MatLab автоматически масштабирует систему координат для полного представления данных. Однако такая автоматическая настройка не всегда может удовлетворять интересам пользователя. Иногда требуется выделить отдельный фрагмент графика и только его показать целиком. Для этого используется функция axis() языка MatLab, которая имеет следующий синтаксис:
axis([ xmin, xmax, ymin, ymax ]),
где название указанных параметров говорят сами за себя.
Воспользуемся данной функцией для отображения графика функции синуса в пределах от 0 до :
x = 0:0.1:2*pi;
y = sin(x);
Subplot(1,2,1);
plot(x,y);
axis();
Subplot(1,2,2);
plot(x,y);
axis();
Из результата работы программы (рис. 3.8) видно, что несмотря на то, что функция синуса задана в диапазоне от 0 до , с помощью функции axis() можно отобразить как весь график, так и его фрагмент в пределах от 0 до .
Рис. 3.8. Пример работы функции axis()
В заключении данного параграфа рассмотрим возможности создания подписей графиков, осей и отображения сетки на графике. Для этого используются функции языка MatLab, перечисленные в табл. 3.4.
Таблица 3.4. Функции оформления графиков
Рассмотрим работу данных функций в следующем примере:
x = 0:0.1:2*pi;
y = sin(x);
Plot(x,y);
axis();
grid on;
title("The graphic of sin(x) function");
xlabel("The coordinate of Ox");
ylabel("The coordinate of Oy");
text(3.05,0.16,"\leftarrow sin(x)");
Из результата работы данной программы, представленного на рис. 3.9, видно каким образом работают функции создания подписей на графике, а также отображение сетки графика.
Таким образом, используя описанный набор функций и параметров, можно достичь желаемого способа оформления графиков в системе MatLab.
Рис. 3.9. Пример работы функций оформления графика
Многие россияне уже успели познать прелести гигабитного Ethernet"а. Домашние пользователи в РФ все чаще отдают предпочтение суперскоростному Интернет-доступу.
– У вас еще нет Gigabit Ethernet? Тогда мы идем к вам! Мы расскажем, как правильно построить домашнюю сеть на гигабитных скоростях, какой маршрутизатор выбрать, какой максимальной скорости можно достигнуть при подходящем оборудовании, а также насколько дорого это вам обойдется.
Всего несколько лет назад технология Gigabit Ethernet использовалась только телеком-операторами и крупными компаниями: в корпоративных сетях, локальных сетях, для транспортировки трафика на большие расстояния и т.п. Домашние абоненты и не думали о том, чтобы заполучить такие скорости. Но в 2012-2013 гг., благодаря усовершенствованию «софта» и «железа», а также широчайшему распространению Интернет-технологий, гигабитные скорости стали доступнее и реальнее для частных пользователей. Сегодня практически каждый житель мегаполиса имеет возможность построить у себя дома сеть с поддержкой Gigabit Ethernet.
Многие спросят: «А зачем вообще дома иметь Интернет со скоростями порядка 1 Гбит/с? Неужели мегабитного Интернета недостаточно для серфинга по сайтам, скачивания фильмов и зависания в соцсетях?»
Ответим развернуто.
Как домашний пользователь может использовать Gigabit Ethernet
Российские Интернет-пользователи, как впрочем и потребители домашнего Интернета по всему миру, чрезвычайно активно используют трафик. Объемы трафика, потребляемого в мире, с каждым месяцем (уже даже не годом) растут. Еще несколько лет назад мы были рады 1 Мбит/с, а еще раньше – готовы были скачивать фильм всю ночь, чтобы потом посмотреть его. Сегодня уже мало кто вообще скачивает видео, большинство смотрит прямо в онлайне. Кроме того, тысячи пользователей хотят HD-качество, и готовы платить за него. А чтобы смотреть и качать видео в высоком качестве нужен скоростной безлимитный Интернет.
Также в последнее время популярность приобретает торрент-телевидение, позволяющее смотреть телевизор через Интернет, совершенно бесплатно. Некоторые пользователи уже стали отказываться от кабельного и спутникового TV, другие пользуются торрент-телевидением как новым интересным сервисом и надеются на его скорую популяризацию. Но в любом случае для торрент-TV нужен быстрый Интернет, да еще и безлимитный, иначе эта затея обойдется дороже, чем обычное кабельное.
Очень важным сегментом потребителей широкополосного скоростного Интернета являются геймеры, которые играют онлайн. Сегодня существует множество онлайновых игр, ради которых молодежь (да и не только) апгрейдит свои ПК, платит за безлимитный Интернет с высокими скоростями соединения. Более того, на конец 2013 г. запланирован выход новой культовой игры Survarium от создателей S.T.A.L.K.E.R. Это будет онлайн игра с бесплатными аккаунтами. Учитывая то, сколько россиян играло в легендарного S.T.A.L.K.E.R, Интернет-провайдерам стоит приготовиться к новому наплыву абонентов, готовых платить за более быстрый и дорогой доступ в Сеть. А пользователям можно начинать готовиться уже сейчас – и гигабитный Интернет может стать первым шагом в этой подготовке.
Одним словом, найти применение Gigabit Ethernet в домашней сети очень просто, если вы человек ИТ-продвинутый и используете современные технологии по полной.
Реальная скорость Gigabit Ethernet – где подвох?
Фраза «гигабитный Интернет» звучит громко, но действительно ли вы получите минимум 1 Гбит/с? На самом деле такая скорость достигается лишь в идеальных условиях, получить ее дома нереально, даже если вы установите оборудование, поддерживающее Gigabit Ethernet, настроите все, как надо, закажете у провайдера гигабитный пакет. Конечно, вы получите скорость в 1 тысячу раз выше, чем при 1 Мбит/с, ведь для мегабитного Интернета действуют все те же ограничения. Но давайте посчитаем, какой будет ваша скорость доступа в Сеть.
Считать будем, пользуясь обычной арифметикой, по «стандартному» подходу. Кроме того, будем для простоты округлять: 1 килобит = 1000 бит, а не 1024 бит. В этом случае 1 Гигабит равен 1000 мегабитов. Но на жестком диске информация хранится отнюдь не в битах, а в байтах – более крупных единицах. Как всем известно, 1 байт = 8 бит. Для удобства объем информации и скорость ее передачи принято считать в разных единицах, и это часто сбивает с толку пользователя, заставляя его ожидать большего, чем есть на самом деле.
Таким образом, скорость передачи реальных файлов будет в 8 раз меньше, чем говорит провайдер, поскольку провайдеры и программы для тестирования скорости считают биты. Наш 1 Гбит/с (1 000 000 000 бит/с) превращается в 125 000 000 байтов (разделили на 8). Получается, что 1 Гбит/с = 125 Мбайт/с.
Но проблема в том, что домашний пользователь в силу разных обстоятельств, не всегда зависящих от него, получает реально только около 30% от идеальных 125 Мбайт/с. То есть нам достается уже порядка 37 Мбайт/с. Это все, что остается от 1 Гбит/с. Но если смотреть на эту цифру в сравнении с 1 Мбит/с, то мы все равно получим в 1 тыс. раз более быстрый Интернет.
Оборудование домашней сети под Gigabit Ethernet
Создать дома условия для сети Gigabit Ethernet сегодня вполне возможно. Причем если у вас современный ПК, то понадобится не очень большое переоборудование, и стоить оно будет не так много, как может показаться на первый взгляд. Самое главное при этом – удостовериться, что все ваши основные устройства поддерживают Gigabit Ethernet. Ведь если хотя бы одно из них не будет рассчитано на такие скорости, то в итоге вы получите максимум 100 Мбит/с.
Если вы хотите добиться гигабитных скоростей, то вам понадобится следующее оборудование с поддержкой 1 Гбит/с:
- маршрутизатор, поддерживающий Gigabit Ethernet;
- сетевая карта (Ethernet-адаптер, сетевой адаптер);
- сетевой контроллер;
- концентратор/коммутатор;
- жесткий диск;
- кабели должны быть рассчитаны на 1 Гбит/с.
Каждое из перечисленных устройств является важным звеном сети, от каждого зависит итоговая скорость передачи данных. Так что давайте более внимательно рассмотрим каждое из них.
Wi-Fi роутер. Вам нужен гигабитный роутер, т.е. с поддержкой Gigabit Ethernet. Эти маршрутизаторы несколько дороже мегабитных, ведь они рассчитаны на более высокие скорости. В принципе, на рынке достаточно предложений под брендами Asus, TP-LINK, D-Link и проч. Но основывайте свой выбор не только на перечне функций, характеристиках и дизайне. Обязательно просмотрите форумы (причем не меньше 5-ти) с отзывами реальных потребителей, чтобы удостовериться в том, что маршрутизатор будет работать долго и надежно.
Сетевая карта. Это устройство может быть интегрированным в материнскую плату или отдельным. Сетевой адаптер для гигабитной сети должен обязательно поддерживать Gigabit Ethernet. Если вашему ПК более 2-3 лет, то скорее всего сетевая карта устарела и не поддерживает такие высокие скорости. Если же вы недавно приобрели компьютер, то вполне возможно, что апгрейдить сетевой адаптер не придется. Но в любом случае проверьте характеристики конкретно вашей сетевой карты на предмет совместимости с Gigabit Ethernet сетью.
Сетевой контроллер. Если вы строите домашнюю сеть, то важно, чтобы каждый компьютер в этой сети имел гигабитный контроллер. Иначе достаточные скорости получат лишь те ПК, которые такой имеют. Как и сетевая карта, сетевой контроллер может быть отдельным или интегрированным в материнскую плату. Обычно в современные ПК по умолчанию устанавливают контроллеры, поддерживающие 1 Гбит/с. Так что возможно, что вам не придется ничего модифицировать для Gigabit Ethernet.
Концентратор/коммутатор. Это один из самых дорогих компонентов домашней сети. Зачастую он уже есть в роутере. Но проверьте, поддерживает ли он гигабитные скорости. Важно! Коммутатор эффективнее концентратора, поскольку он направляет данные только на один конкретный порт, а концентратор – на все сразу. Используя коммутатор можно существенно экономить ресурс, не распыляя его на лишние порты.
Жесткий диск. Кому-то это может показаться странным, но жесткий диск серьезно влияет на скорость доступа в Интернет. Дело в том, что именно жесткий диск направляет данные на сетевой контроллер, и от их качественного соединения зависит то, насколько быстро вы сможете передавать и принимать данные. Желательно, чтобы контроллер имел интерфейс PCI Express (PCIe), а не PCI. А жесткий диск должен иметь разъем SATA, а не IDE, поскольку последний поддерживает слишком малые скорости.
Сетевой кабель. Естественно, кабель является важной частью домашней гигабитной сети. Можно выбрать кабели типа «витая пара» категории Cat 5 и Cat 5e (используются для прокладки телефонных линий и локальных сетей – их достаточно для Gigabit Ethernet) или же немного переплатить и взять кабель Cat 6 (специально разработанный под Gigabit Ethernet и Fast Ethernet). Длина витой пары должна составлять не больше 100 м, иначе сигнал начинает затухать и нужной скорости Интернет-соединения не добиться. Кроме того, при размещении кабелей в квартире обратите внимание на то, что их нежелательно прокладывать рядом с проводами электропитания (подробнее о причинах читайте ).
И последний важный фактор для организации домашней сети Gigabit Ethernet – это программное обеспечение. Операционная система на ПК должна быть посвежее. Если это Windows, то не ранее Windows 2000 (да и то придется покопаться в настройках). Версии XP, Vista, Windows 7 поддерживают гигабитный Интернет по умолчанию, поэтому проблем не должно возникнуть. С другими ОС может возникнуть необходимость дополнительного настраивания.
Топ-5 лучших домашних Wi-Fi маршрутизаторов,
поддерживающих Gigabit Ethernet, 2013
1. ASUS RT-N66U – отличная модель, мощная и надежная. Работает одновременно в двух частотных диапазонах – 2,4 и 5 ГГц. Радует высокая скорость передачи данных – заявлено 900 Мбит/с. Для построения домашней Gigabit Ethernet сети отлично подходит. Но нужно перепрошивать, чтобы повысить производительность и избавиться от ряда проблем, которые возникают на родной прошивке. Впрочем, большинство роутеров требуют перепрошивки сразу или вскоре после покупки. Стоимость составляет порядка 4,5-5 тыс. руб.
2. D-Link DIR-825 – неплохой выбор. Это 2-диапазонный роутер, достаточно «нафаршированный». Рабочие частоты: 2,4 и 5 ГГц; доступно одновременное использование обеих. Данный маршрутизатор имеет оптимальное на рынке соотношение «цена-качество». Среди преимуществ – широкий канал раздачи Wi-Fi (может потянуть до 50 абонентов). С точки зрения пользователей, наиболее заметным минусом является яркая светодиодная индикация устройства, но это, скорее, дело вкуса, а не качества девайса. Что касается прошивки, то можно оставить и родную, но для повышения производительности рекомендуется перепрошить. Цена маршрутизатора: около 3 тыс. руб.
3. TP-LINK TL-WDR4300 – очень скоростной маршрутизатор, отлично подходящий для домашних сетей. Производитель заявляет максимальную скорость передачи данных на уровне 750 Мбит/с. Одно из важных преимуществ данной модели над многими другими – возможность одновременно использовать две полосы частот: 2,4 и 5 ГГц. Благодаря этому пользователи могут одновременно соединяться с Интернетом и с телефонов, смартфонов, и с ноутбука, ПК или планшета. Еще один плюс данной модели в том, что у нее в комплект входят достаточно мощные антенны, позволяющие раздавать Интернет по Wi-Fi более чем на 200 м. Но для того чтобы все это функционировало нормально, прошивку с завода лучше поменять. Благодаря ряду манипуляций с ПО устройство будет работать намного лучше. Цена модели: порядка 3 тыс. руб.
4. Zyxel Keenetic Giga является неплохим маршрутизатором с несколькими полезными функциями. Основной его минус состоит в том, что работает роутер только в одном частотном диапазоне – 2,4ГГц. Но при этом скорость достаточная для того, чтобы смотреть IP-телевидение, пользоваться торрент-сетями (имеется встроенный торрент-клиент) и другими «прожорливыми» сервисами. Zyxel Keenetic Giga оснащен мощными антеннами, что позволяет создавать сети Wi-Fi (кстати, устройство поддерживает все стандарты Wi-Fi) с большим радиусом действия. Роутер достаточно прост в настройке, но прошивку, как и для большинства маршрутизаторов, придется поменять. Еще один плюс в том, что устройство сравнительно недорогое – от 3 до 4 тыс. руб.
5. TP-LINK TL-WR1043ND – достаточно мощный и дешевый гигабитный роутер. Правда, имеет несколько недостатков. Во-первых, работает только в диапазоне 2,4ГГц, что не очень удобно. Во-вторых, больше подходит опытным пользователям, поскольку родная прошивка, как во многих случаях, не очень хороша, а перепрошивать эту модель может быть непросто. Зато все это с лихвой компенсируется надежностью и мощностью данного маршрутизатора. Максимальная скорость передачи данных составляет 300 Мбит/с. Устройство отрабатывает свои деньги, поскольку цена модели равна всего от 2 тыс. руб.
- Стандарты обжима витой пары
- Прямой обжим
- Перекрестный обжим (кроссовер, сrossover)
Зачем обжимать витую пару по стандарту?
Использование качественного кабеля «витая пара» и обжатие его по стандарту - залог качественного и отказоустойчивого канала связи.
Некоторые считают, что сетевой кабель можно обжимать не по стандарту и все будет нормально работать. Данное утверждение работает только при небольшой длине кабеля.
Если «витую пару» обжать не по стандарту, то при большой длине сетевого кабеля, соединяемые устройства могут либо вообще не работать, либо будут работать с большими потерями пакетов данных.
Наиболее часто проблемы возникают, когда по витой паре подают питание на сетевое устройство по технологии POE, поскольку подача питания вносит серьезные наводки на соседние проводники в кабеле.
Чтобы между проводниками в кабеле не возникали перекрестные помехи, их скручивают с определенным шагом и располагают по отношению друг к другу особым образом. Также для уменьшения наводок используют экранирование проводников. Определить, что в кабеле есть потери, можно только с помощью специального дорогостоящего оборудования. Поэтому используйте медный качественный кабель витая пара, и обжимайте сетевой кабель только по стандарту. Это поможет вам избежать проблем с передачей данных.
Примеры проблем по вине сетевого кабеля
По дешевой (омедненный алюминий) витой паре на расстояние 27 метров была вынесена точка доступа TP-Link TL-WA5210G. После подключения, точка доступа не работала. После замены кабеля на качественный медный OK-net UTP/5e, точка доступа заработала.
Подключалась точка доступа Ubiquiti NanoStation M2. Длина кабеля была небольшой - 7 метров, но на кабеле была скрутка. После включения точка доступа входила в режим прошивки. После использования этого же кабеля, но без скрутки, точка доступа нормально заработала.
Была установлена точка доступа Ubiquiti Bullet M2 HP с всенаправленной антенной TP-Link TL-ANT2412D. Точка доступа перезагружалась с определенной периодичностью. После замены дешевого кабеля на медный, проблема с перезагрузкой исчезла.
При подключении точки доступа Ubiquiti NanoStation2 с помощью патч-корда, купленного в магазине, устройство не работало и индикаторы на нем не светились. Оказалось на патч-корде были обжаты только 4 пары с данными, а 4 пары (пары 4,5+; 7,8-), которые используются для подачи питания на устройство, не были обжаты. После обжатия всех 8 проводников, точка доступа заработала.
После включения точки доступа Bullet2 питание появлялось и потом пропадало. Использовался патч-корд, купленный в магазине и обжатый по стандарту EIA/TIA-568A. После использования сетевого кабеля, обжатого по стандарту EIA/TIA-568B, проблема исчезла.
Стандарты обжима витой пары
Есть два вида обжима витой пары:
- Прямой обжим — используют для подключения компьютера к свитчу или роутеру;
- Перекрестный обжим (кроссовер, сrossover) — используют для подключения типа компьютер-компьютер, свитч-свитч, роутер-роутер.
Прямой обжим витой пары бывает двух стандартов:
- EIA/TIA-568A
- EIA/TIA-568B
По сути эти стандарты одинаковые, но используют различные цвета проводников для передачи данных. Однако на практике были случаи, когда некоторые устройства с POE питанием отказывались работать с витой парой обжатой по стандарту EIA/TIA-568A. Поскольку большинство производителей ориентируется на стандарт EIA/TIA-568B, мы рекомендуем использовать именно его.
Прямой обжим витой пары по стандарту EIA/TIA-568B (наиболее распространенный)
Перекрестный обжим витой пары бывает двух видов:
- для соединения на скорости 100 мегабит/с (Crossover Fast Ethernet);
- для гигабитного соединения на скорости 1 Гбит/с (Crossover Gigabit Ethernet).
RJ 45 или «Витая Пара» — вид провода, состоящего из четырёх или восьми тонких жил, попарно скрученных между собой. Используется данный тип кабеля для объединения компьютеров в локальную сеть или подключения к интернету . В некоторых случаях витая пара может использоваться для подключения каких-либо периферийных устройств (например принтеров) к компьютеру.
Не смотря на наличие более продвинутых и качественных технологий (оптическое волокно, беспроводные каналы связи), витую пару до сих пор используют по причине низкой цены кабеля и сопутствующего оборудования (сетевые карты, роутеры), а также высокой простоты развёртывания локальной сети и защищённости от внешних помех.
Как обжим кабель коннекотором RJ 45
Перед началом обжима необходимо подготовить все необходимые инструменты. Кроме кабеля вам понадобятся: клещи для обжима и специальные коннекторы RJ 45 .
С провода необходимо снять
внешнюю изоляцию (внутреннюю трогать не нужно), после чего в правильном порядке (в зависимости от схемы обжима) расположить
жилы в коннекторе. Расположив все жилы внутри коннектора, необходимо проверить правильность их расстановки и обжать
кабель с помощью заранее подготовленных клещей.
Схемы обжимки
Прямая схема используется для соединения сетевых устройств разного типа (например компьютера и роутера), а также для объединения двух хабов или роутеров в одну локальную сеть. Данная схема обжима является наиболее часто используемой в локальных сетях.
Порядок обжима кабеля на восемь жил, используемого в гигабитных
локальных сетях, следующий:
В витой паре, применяемой в локальных сетях, работающих на скорости в 100 мбит/с
, используется следующий порядок прямого обжима:
Перекрёстная
(обратная) схема нужна для подключения двух компьютеров напрямую
, без использования хабов или коммутаторов. Гигабитная
витая пара перекрёстного типа обжимается следующим образом:
Обратная
схема провода для локальной сети, работающей на скорости 100 Мбит/с
.
Для подключения иных устройств, такие как сетевые принтеры, ip-камеры и другие подобные девайсы, схема обжимки обычно пишется в инструкции к подсоединяемой технике.
Обжим двухпарного кабеля
Для того, чтобы подключить посредством одного кабеля два устройства используют двухпарный кабель. Т.е. один кабель разветвляется на обоих концах и обжимается двумя коннекторами.
На схеме ниже изображен принцип обжима таким способом. Две пары заводятся в один коннектор (используют 1, 2, 3, 6), оставшиеся пары заводятся во второй коннектор (соответсвенно используют 4, 5, 7, 8)
Двухпарный RJ 45 не получится использовать в гигабитных
сетях или для перекрёстного
обжима (в них потребуется наличие всех восьми жил). В прямой схеме всё достаточно стандартно.
Как нарастить кабель
Не во всех случаях хватает имеющейся витой пары для соединению необходимых устройств. В таком случае может потребоваться наращивание
провода каким-либо способом, с целью его удлинения.
Самый простой способ нарастить кабель - воспользоваться специальным джойнером RJ 45. Это устройство представляет собой обычный переходник с одного коннектора RJ-45 на другой. Для соединения потребуется два заранее обжатых провода и сам джойнер.
Преимущества такого метода наращивания провода: простота соединения всех элементов, низкая стоимость , достаточно высокая надёжность (ломаться попросту нечему).
Недостатки : возможны небольшие потери стабильности и скорости соединения, далеко не все нужные инструменты могут оказаться под рукой.
Для наиболее качественного наращивания провода лучше использовать роутер
. Это позволит получить наиболее качественное и стабильное соединение без каких-либо потерь сигнала и уменьшения скорости работы сети. Использование такого метода наращивания кабеля наоборот увеличивает
стабильность сигнала и уменьшает
потери пакетов.
К недостаткам данного способа соединения можно отнести достаточно высокую цену (потребуется приобрести роутер). Также не стоит забывать, что для подключения потребуется розетка или использование POE (подача электроэнергии через витую пару), кроме того роутер может сломаться в самый неподходящий момент.
Категорически
не рекомендуется использовать скрутку
. Даже если скрутить провода идеально, вам не получится избежать потерь сигнала и множества других проблем с данным методом наращивания кабеля.
Единственным преимуществом скрутки является её цена - это практически бесплатно , в остальном такой способ наращивания провода никуда не годится.
Скрутку можно использовать лишь как временный вариант, когда под рукой не оказалось нужных инструментов или оборудования для чего-нибудь более качественного. При этом стоит придерживаться следующих рекомендаций :
- Желательно не использовать скрутку с проводами, сделанными из разного металла (например - соединять таким образом алюминиевый и медный провод). Это придёт к сильному нагреву и окислению металла, а также к другим нежелательным проблемам;
- Места скрутки лучше тщательно изолировать , это хоть немного защитит соединения от внешних наводок и иных сложностей.
Введение
Сети на основе 10/100 Мбит/с Ethernet будет более чем достаточно для выполнения любых задач в небольших сетях. Но как насчет будущего? Вы подумали о потоках видео, которые будут проходить по сети вашего дома? Справится ли с ними 10/100 Ethernet?
В нашей первой статье, посвященной гигабитному Ethernet, мы вплотную с ним познакомимся и определим, нужен ли он вам. Мы также постараемся узнать, что вам потребуется для создания «готовой к гигабиту» сети и проведем краткий экскурс в гигабитное оборудование для небольших сетей.
Что такое гигабитный Ethernet?
Гигабитный Ethernet также известен как «гигабит по меди» или 1000BaseT . Он представляет собой обычную версию Ethernet, работающую на скоростях до 1.000 мегабит в секунду, то есть в десять раз быстрее 100BaseT.
Основой гигабитного Ethernet является стандарт IEEE 802.3z , который был утвержден в 1998 году. Однако в июне 1999 года к нему вышло дополнение — стандарт гигабитного Ethernet по медной витой паре 1000BaseT . Именно этот стандарт смог вывести гигабитный Ethernet из серверных комнат и магистральных каналов, обеспечив его применение в тех же условиях, что и 10/100 Ethernet.
До появления 1000BaseT для гигабитного Ethernet необходимо было использовать волоконно-оптический или экранированный медный кабели, которые вряд ли можно назвать удобными для прокладки обычных локальных сетей. Данные кабели (1000BaseSX, 1000BaseLX и 1000BaseCX) и сегодня используются в специальных областях применения, поэтому мы не будем их рассматривать.
Группа гигабитного Ethernet 802.3z прекрасно справилась со своей работой — она выпустила универсальный стандарт, в десять раз превышающий скорость 100BaseT. 1000BaseT также является обратно совместимым с 10/100 оборудованием, он использует CAT-5 кабель (или более высокую категорию). Кстати, сегодня типичная сеть построена именно на базе кабеля пятой категории.
Нужен ли он нам?
В первой литературе о гигабитном Ethernet в качестве области применения нового стандарта указывался корпоративный рынок, и чаще всего — связь хранилищ данных. Поскольку гигабитный Ethernet обеспечивать в десять раз больший канал, чем привычный 100BaseT, естественным применением стандарта является соединение участков, требующих высокую пропускную способность. Это связь между серверами, коммутаторами и магистральными узлами. Именно там гигабитный Ethernet необходим, нужен и полезен.
По мере снижения цен на гигабитное оборудование область применения 1000BaseT расширилась до компьютеров «опытных пользователей» и рабочих групп, использующих «требовательные к пропускной способности приложения».
Поскольку потребности в передаче данных у большинства небольших сетей более чем скромные, вряд ли им когда-нибудь понадобится пропускная способность сети 1000BaseT. Давайте рассмотрим некоторые типичные области применения небольших сетей и оценим их потребность в гигабитном Ethernet.
Нужен ли он нам, продолжение
- Передача больших файлов по сети
Подобное применение характерно, скорее, для малых офисов, особенно в компаниях, занимающихся графическим дизайном, архитектурой или другим бизнесом, связанным с обработкой файлов размером в десятки-сотни мегабайт. Вы легко подсчитаете, что 100-мегабайтный файл будет передан по 100BaseT сети всего за восемь секунд [(100Мбайт x 8бит/байт)/ 100 Мбит/с]. В действительности же многие факторы ухудшают скорость передачи, так что ваш файл будет передаваться несколько дольше. Некоторые из этих факторов связаны с операционной системой, запущенными приложениями, количеством памяти на ваших компьютерах, скоростью процессора и возрастом. (Возраст системы влияет на скорость шин на материнской плате).
Еще одним важным фактором является скорость сетевого оборудования, и переход на гигабитное оборудование позволяет устранить потенциальное узкое место и ускорить передачу больших объемов файлов. Многие подтвердят, что получение скоростей выше 50 Мбит/с на 100BaseT сети — дело отнюдь не тривиальное. Гигабитный же Ethernet сможет обеспечить пропускную способность выше 100 Мбит/с.
- Сетевые устройства резервирования
Можно рассматривать этот случай как вариант «больших файлов». Если ваша сеть настроена на резервирование всех компьютеров на один файловый сервер, то гигабитный Ethernet позволит вам ускорить этот процесс. Однако здесь существует и подводный камень — увеличение «трубы» пропускания к серверу может не привести к положительному эффекту, если сервер не будет успевать обрабатывать входящий поток данных (также это касается и носителя резервной информации).
Для получения выгоды от высокоскоростной сети вам следует оснастить сервер большим объемом памяти и проводить резервирование на быстрый жесткий диск, а не ленту или CDROM. Как видим, к переходу на гигабитный Ethernet следует основательно подготовиться.
- Приложения клиент-сервер
Эта область применения опять же более характерна для сетей малого бизнеса, чем для домашних сетей. Между клиентом и сервером в подобных приложениях может передаваться большой объем данных. Подход прежний: вам необходимо проанализировать объем передающихся сетевых данных, чтобы узнать, сможет ли приложение «успеть» за увеличением пропускной способности сети и достаточно ли этих данных для нагрузки гигабитного Ethernet.
По правде говоря, мы считаем, что вряд ли большинство «строителей» домашних сетей найдут достаточно оснований для покупки гигабитного оборудования. В сетях малого бизнеса переход на гигабит может помочь, но мы рекомендуем сначала провести анализ количества передаваемых данных. С современным состоянием все понятно. Но что делать, если вы желаете учесть возможность будущей модернизации. Что вам нужно сделать сегодня, чтобы быть к ней готовым? В следующей части нашей статьи мы рассмотрим изменения, которые необходимо осуществить с самой дорогой, чаще всего и самой трудоемкой, части сети — кабелем .
Кабель для гигабитного Ethernet
Как мы уже упоминали во введении, одним из ключевых требований стандарта 1000BaseT является использования кабеля категории 5 (CAT 5) или выше. То есть гигабитный Ethernet может работать на существующей кабельной структуре 5 категории . Согласитесь, подобная возможность очень удобна. Как правило, все современные сети используют кабель пятой категории, если только ваша сеть не была установлена в 1996 году или раньше (стандарт был утвержден в 1995 году). Однако здесь существует несколько подводных камней.
- Требуется четыре пары
Как видно из этой статьи , 1000BaseT использует все четыре пары кабеля категории 5 (или выше) для создания четырех 250 Мбит/с каналов. (Также применяется и другая схема кодирования — пятиуровневая амплитудно-импульсная модуляция — чтобы оставаться в пределах частотного диапазона 100 МГц CAT5). В результате мы можем использовать для гигабитного Ethernet существующую кабельную структуру CAT 5.
Поскольку 10/100BaseT использует только две пары CAT 5 из четырех, некоторые люди не подключали лишние пары при прокладке своих сетей. Пары использовались, к примеру, для телефона или для питания по Ethernet (POE). К счастью гигабитные сетевые карты и коммутаторы обладают достаточным интеллектом, чтобы откатиться на стандарт 100BaseT если все четыре пары будут недоступны. Поэтому ваша сеть в любом случае будет работать с гигабитными коммутаторами и сетевыми картами, но высокой скорости за уплаченные деньги вы не получите.
- Не используйте дешевые разъемы
Еще одна проблема самодеятельных сетевиков — плохая обжимка и дешевые настенные розетки. Они приводят к несоответствиям импеданса, в результате чего возникают обратные потери, а вследствие них и уменьшение пропускной способности. Конечно, вы можете попробовать поискать причину «в лоб», но все же вам лучше обзавестись сетевым тестером, который сможет обнаружить обратные потери и перекрестные помехи. Или просто смириться с низкой скоростью.
- Ограничения по длине и топологии
1000BaseT ограничен той же максимальной длиной сегмента, что и 10/100BaseT. Таким образом, максимальный диаметр сети составляет 200 метров (от одного компьютера до другого через один коммутатор). Что касается топологии 1000BaseT, то здесь работают те же правила, что и для 100BaseT, за исключением допустимости лишь одного повторителя на сегмент сети (или, если быть более точным, на один «полудуплексный домен коллизий»). Но поскольку гигабитный Ethernet не поддерживает полудуплексную передачу, вы можете забыть о последнем требовании. В общем если ваша сеть прекрасно себя чувствовала под 100BaseT, у вас не должно возникнуть проблем при переходе к гигабиту.
Кабель для гигабитного Ethernet, продолжение
Для прокладки новых сетей лучше всего использовать кабель CAT 5e . И хотя CAT 5 и CAT 5e оба пропускают частоту 100 МГц , кабель CAT5e производится с учетом дополнительных параметров, важных для лучшей передачи высокочастотных сигналов.
Просмотрите следующие документы Belden, чтобы подробнее узнать о спецификациях CAT 5e кабеля (на английском):
И хотя современный CAT 5 кабель будет прекрасно работать с 1000BaseT, вам лучше все же выбрать CAT 5e, если вы хотите гарантировать высокую пропускную способность. Если же вы колеблетесь, прикиньте стоимость кабеля CAT 5 и CAT 5e и действуйте по своим средствам.
Единственное, чего вам следует избегать — рекомендаций по покупке CAT 6 кабеля для гигабитного Ethernet. CAT 6 был добавлен в стандарт TIA-568 в июне 2002 года и он пропускает частоты до 200 МГц . Продавцы наверняка будут уговаривать вас купить именно более дорогую шестую категорию, но она вам понадобится, только если вы планируете построить сеть 10 Гбит/с Ethernet по медной проводке, что на данный момент вряд ли реально. А что насчет кабеля CAT 7? Забудьте про него!
Если же вы располагаете хорошей суммой, то лучше ее потратить на специалиста-сетевика , который обладает достаточным опытом прокладки гигабитных сетей . Специалист сможет грамотно проложить кабели или проверить вашу существующую сеть на работу с гигабитным Ethernet. При установке кабеля CAT 6 мы крайне рекомендуем обратиться за помощью к профессионалам, поскольку этот кабель оговаривает радиус сгиба и специальные качественные разъемы.
Гигабитное оборудование
В некотором роде вопрос «гигабит или нет» мог быть предметом спора год или пару лет назад. Если смотреть с точки зрения покупателя SOHO, переход от 10 к 10/100 Мбит/с уже случился. Новые компьютеры оснащаются 10/100 Ethernet портами, маршрутизаторы уже используют встроенные 10/100 коммутаторы, а не 10BaseT концентраторы. Однако подобная перемена не является следствием требований и пожеланий домашних «сетевиков». Они довольствуются существующим оборудованием.
За эти изменения нам следует благодарить корпоративных пользователей, которые покупают сегодня в массовых количествах только 10/100 оборудование, что позволяет опустить на него цены. Как только производители потребительского оборудования обнаружили, что использовать 10BaseT чипы по сравнению с 10/100 вариантам дороже , они долго не раздумывали.
Таким образом, вчерашняя архитектура на базе 10BaseT концентраторов незаметно перешла в современные 10/100 коммутируемые сети. Точно такой же переход мы испытаем и с 10/100 на 10/100/1000 Мбит/с. И хотя до переломного момента осталось еще год или два, переход уже начался и цены неуклонно продолжают свое падение вниз.
Все что вам нужно — купить гигабитную сетевую карту и гигабитный коммутатор. Давайте рассмотрим их чуть подробнее.
- Сетевые карты
Фирменные 32-битные PCI 10/100/1000BaseT сетевые карты типа Intel PRO1000 MT, Netgear GA302T и SMC SMC9552TX стоят в Интернете от $40 до $70. Продукты производителей второго эшелона дешевле примерно на $5. И хотя гигабитные сетевые карты приблизительно в два с половиной раза дороже средних 10/100 карт, вряд ли ваш кошелек вообще заметит какую-либо разницу, если только вы не закупаете их оптовыми партиями.
Вы можете найти сетевые карты, поддерживающие не только 32-битную шину PCI, но и 64-битную, однако и стоят они дороже. Чего вы не увидите, так это CardBus адаптеров для ваших ноутбуков. По каким то причинам производители считают, что ноутбукам гигабитные сети вообще не нужны.
- Коммутаторы
А вот цена 10/100/1000 коммутаторов заставляет десять раз подумать о целесообразности перехода на гигабитный Ethernet. Хорошая новость: сегодня уже появились прозрачные гигабитные коммутаторы, которые стоят гораздо дешевле своих управляемых собратьев для корпоративного рынка.
Простой четырехпортовый 10/100/1000 коммутатор Netgear GS104 можно купить меньше чем за $225. Если вы остановите свой выбор на менее известных фирмах типа TRENDnet TEG-S40TXE, то уменьшите стоимость до $150. Мало четырех портов — пожалуйста. Восьмипортовая версия Netgear GS108 обойдется вам примерно в $450, а TRENDnet TEG-S80TXD — около $280.
Учитывая, что пятипортовый 10/100 коммутатор сегодня стоит всего $20, цены на гигабит кому-то покажутся слишком высокими. Но вспомните: еще совсем недавно вы могли купить только управляемые гигабитные коммутаторы стоимостью $100+ за порт. Цены идут в правильном направлении!
Придется ли менять компьютеры?
Откроем небольшой секрет гигабитного Ethernet: под Win98 или 98SE вы, скорее всего, не получите никакого преимущества от гигабитной скорости. И хотя с помощью редактирования реестра можно попытаться улучшить пропускную способность, вы все равно не получите существенного прироста производительности по сравнению с текущим 10/100 оборудованием.
Проблема кроется в TCP/IP стеке Win98, который не был разработан с учетом высокоскоростных сетей. У стека возникают проблемы даже с использованием 100BaseT сети, чего уж тогда говорить о гигабитной связи! Мы еще вернемся к этому вопросу во второй статье, но пока что вам следует рассматривать только Win2000 и WinXP для работы с гигабитным Ethernet.
Последним предложением мы отнюдь не подразумеваем, что только Windows 2000 и XP поддерживают гигабитные сетевые карты. Мы просто не проверяли производительность под другими операционными системами, так что воздержитесь, пожалуйста, от язвительных замечаний!
Если вы интересуетесь, придется ли вам выбрасывать старый добрый компьютер и покупать новый для использования гигабитного Ethernet, то наш ответ — «возможно». Судя по нашем практическому опыту, один герц «современных» процессоров равняется одному биту в секунду пропускной способности сети . Один из производителей гигабитного сетевого оборудования согласился с нами: любая машина с тактовой частотой 700 МГц или ниже не сможет в полной мере использовать пропускную способность гигабитного Ethernet. Так что даже с правильной операционной системой старым компьютерам гигабитный Ethernet — все равно, что мертвому припарки. Вы скорее увидите скорости 100-500 Мбит/с
