|
|
Kroucená dvoulinka
Vydáno dne 09. 05. 2006 (10421 přečtení) V případě použití rozvodů pomocí kroucené dvoulinky se ve většině případů bude jednat o hvězdicovou, resp. stromovou topologii. Již z názvu je zřejmé, že kroucená dvoulinka je tvořena dvěma vodiči, resp. párem vodičů. Zásadní je, že tyto vodiče jsou po celé své délce pravidelným způsobem „zkrouceny“ (anglicky: twisted, odsud také twisted pair, čili zkráceně „twist"). Oba vodiče jsou přitom v zásadě rovnocenné (i v tom smyslu, že žádný z nich není spojen se zemí či s kostrou), a kroucená dvoulinka proto patří mezi tzv. symetrická vedení. Signál přenášený po kroucené dvoulince je vyjádřen rozdílem potenciálů mezi těmito dvěma vodiči. Symetričnosti obou vodičů pak zmenšuje i efekt vnějších vlivů, které na kroucenou dvoulinku mohou působit. Pokud by totiž nějaké vnější elektromagnetické pole tzv. naindukovalo ve vodičích kroucené dvoulinky elektrický potenciál, pak v obou vodičích by byl přibližně stejně velký, a vzájemně by se vyrušil (protože „užitečný" signál je dán rozdílem potenciálů obou vodičů). Vzájemné vyrušení vnějších vlivů samozřejmě nemůže být ideálně dokonalé, a proto jistý efekt tyto vnější vlivy přeci jen mohou mít. Proto se někdy kroucená dvoulinka vyrábí a používá v tzv. stíněném provedení (označovaném jako STP, neboli Shielded Twisted Pair), kdy jsou dva hlavní vodiče opatřeny ještě vodivým obalem, který nepřenáší žádné "užitečné" signály, ale slouží potřebám dokonalejšího odstínění „datových" vodičů od vnějšího okolí. Toto provedení se pak v praxi využívá především ve velice „zatížených“ (rozuměj elmag. polem zatížených) prostředích (výkonné točivé stroje, trafo stanice atd.). Potřeba minimalizovat vzájemnou interakci mezi vodiči kroucené dvoulinky a jejím okolím se ovšem týká i opačného směru - tedy vyzařování z kroucené dvoulinky směrem ven, do jejího vnějšího okolí. Zde si připomeňme na jednu ze základních pouček fyziky, která říká že každé dva souběžně vedoucí vodiče se chovají jako anténa: pokud je jimi přenášen nějaký střídavý signál, vyzařují do svého okolí elektromagnetické vlny. Konkrétní efekt takovéhoto vyzařování samozřejmě závisí na mnoha faktorech (frekvenci signálu, fyzickému provedení souběžných vodičů atd.), ale při přenosových rychlostech dnešních počítačových sítí efekt vyzařování již není zdaleka zanedbatelný.
Obr. 1 demonstruje
vliv pole a způsob odrušení. Kromě rozdílu v existenci či neexistenci stínění se ale jednotlivé druhy kroucené dvoulinky liší i v tom, jak rychlý přenos dat lze pomocí tohoto rozvodu realizovat. Ve skutečnosti jde sice o maximální frekvenci, kterou je dvoulinka ještě schopna přenést, ale od této frekvence je odvozena i maximální přenosová rychlost, a ta je pro koncové uživatele mnohem důležitější. První provedení UTP které se používalo takové provedení kroucené dvoulinky, které přenášelo přenosy dat rychlostí 10 megabitů za sekundu - což přenosová rychlost pro síťové rozvody klasického Ethernetu. Dnes se tento druh kroucené dvoulinky označuje jako „kategorie 3", ale v běžné praxi se již používá téměř výlučně dvoulinka kategorie 5. Tato kategorie totiž přenáší přenosy rychlostí 100 Mbps, potřebné pro soudobé vysokorychlostní přenosové technologie (jako je tzv. rychlý Ethernet), a dokonce také přenosy rychlostí 155 Mbps (pro potřeby ATM). Kroucená dvoulinka kategorie 5 se dnes běžně instaluje i tam, kde přenosová rychlost v řádu 100 Mbps není vůbec požadována (tedy například i pro rozvody klasického desetimegabitového Ethernetu). Důvodem je již relativně malý cenový rozdíl mezi kategorií 3 a 5, a zejména pak očekávání, že dnes instalované rozvody by měly vydržet poněkud delší dobu, než dnes používané přenosové techniky a technologie. Dále existuje dvoulinka kategorie 6, která dokáže realizovat ještě vyšší přenosové rychlosti (řádově GB/s). Jednou ze základních odlišností
kroucené dvoulinky od kaoxiálního kabelu je skutečnost, že na kroucené dvoulince
není možné realizovat rozbočení kabelu. Kroucená dvoulinka je proto použitelná
jen pro vytváření dvoubodových spojů, a díky svým obvodovým vlastnostem navíc
omezených jen na maximální vzdálenost 100 metrů. Zajímavou otázkou ovšem je, jak má fungovat ono „rozbočení" po logické stránce. Zde je důležité si uvědomit, že při zavádění kroucené dvoulinky do Ethernetu bylo základním požadavkem neměnit samotnou podstatu Ethernetu - mimo jiné i jeho představu o tom, že pracuje se sdíleným přenosovým médiem, o které se všechny komunikující uzly musí dělit. Hvězdicová topologie, kterou mají rozvody na kroucené dvoulince, však tento sdílený charakter nevykazuje - zde má každý koncový uzel svou přípojku k nejbližšímu rozbočovači pouze pro sebe, a nemusí se o ni dělit s nikým jiným! Aby se vyhovělo představě Ethernetu o tom, že pracuje se sdíleným přenosovým médiem, musely se rozbočovače uzpůsobit tak, aby se chovaly jako opakovače. Tedy aby veškerý provoz z kteréhokoli dvoubodového spoje na kroucené dvoulince současně šířily i do všech ostatních dvoubodových spojů, ústících do rozbočovače. Tím sice fyzická topologie zůstala stále hvězdicová, ale logicky se stala znovu topologií sběrnicovou - a to bylo právě to, co klasický Ethernet potřeboval k tomu, aby se mohl realizovat na rozvodech na bázi kroucené dvoulinky. Teprve mnohem později se Ethernet dokázal vysvobodit ze zajetí své představy o sdíleném médiu a plně využít možností, které mu kroucená dvoulinka a její skutečná topologie dávají. Shrnutí: Kroucená dvoulinka je tedy vlastně několik izolovaných jednovláknových vodičů (2,4,8,25,100 až 300), které jsou mezi sebou krouceny tak, aby se zabránilo vzájemnému rušení (jak bylo popsáno v předchozích odstavcích. Každá z výše uvedených kategoriích s navíc vyrábí ve třech typech – podle stínění: • UTP: nestíněná, stínění je
realizováno pouze výše popsaných zkroucením a tím potlačením rozdílného
potenciálu na vodiči indukovaným Poznámka: ve všech zemích světa (pokud je mi známo) se běžně používá UTP a ve výjimečných případech STP. To neplatí pro Německo, kde je povinnost vždy použít stíněný kabel! Další variantou typu twist kabelu je rozdělení podle jádra vodiče, v zásadě se používají dva typy – lanko a drát. Rozdíl v použití je především v tom, že lanko (technickou hantýrkou „licna“) je ohebnější a pevnější, takže se používá spíš pro připojovací kabely k PC, tam kde jsou ohyby a lze očekávat mechanické namáhání, drát se používá pro běžné rozvody v lištách. Poznámka: s provedením drát
se mnohem lépe pracuje !
Uvedené
kabely se samozřejmě musí odpovídajícím způsobem zakončit konektory, které se
zapojují buď do konektoru síťové karty nebo do aktivního prvku (switch, HUB či
obdobný aktivní člen). Pro kroucenou dvoulinku se používají konektory označované
jako RJ x, kde x je číslo odpovídající použití konektoru. Například konektor Ze seznamu je zřejmé, že zajímavý pro datové rozvody počítačové sítě je především konektor RJ45. Jedná se o „zvětšený“ konektor telefonní zástrčky, kde je především zapojeno všech 8 konektorů (i když ne všechny musí být reálně využity). Instalace konektoru je většinou lisováním („krimplováním“) pomocí speciálních kleští. Na obrázku vpravo uvedený konektor je vhodný max. pro kategorii kabelu 5, pokud použijeme kabel vyšší kategorie, je vhodné použít obdobný konektor, ale stíněný.
Kromě těchto typů konektorů se lze občas setkat s konektory tzv. skládacími, které jsou složeny ze dvou dílů a pro jejich kompletaci není nezbytné použít speciální kleště. Je ale pravdou, že tyto konektory mají velice malou životnost a spolehlivost, důrazně doporučuji spíše nepoužívat! Naopak je velice vhodné na konektor požít krytku, která především zabrání poškození kabelu UTP (zvláště v provedení drát) případným zlomením při výstupu z konektoru. Při kompletaci nezapomeňte nejdřív nasunout krytku a poté teprve nalisovat konektor! Je ale třeba přiznat, že pokud se konektor často odpojuje, krytka poměrně výrazně brání jeho odpojování a poměrně intenzivně překáží. V místech, kde se dá tedy předpokládat časté odpojování a připojování (připojování notebooků), zvláště pak v místech, kde není dobrý přístup, zvažte použití krytky, případně použijte krytku s výřezem pro jistící pružinku konektoru. Usnadníte si tím mnoho chronických problémů, které většinou vedou ke destrukci konektoru! Další nezbytnou komponentou rozvodů počítačové sítě pomocí kroucené dvoulinky je zásuvka počítačové sítě. Je totiž vždy spolehlivější rozvody zakončit v pevné zásuvce pevně zabudované (např. ke zdi) a od ní teprve krátkým kabelem připojit koncový počítač. Kritické místo pro poškození rozvodů je právě u počítače a je snazší vyměnit krátký několikametrový kabel, než znovu protahovat 100 metrů kabelu přes několik místností k nejbližšímu HUBu či switche. Samozřejmě, že tím stoupne (zanedbatelně) cena rozvodů a do jisté míry i pracnost vlastní realizace, na druhou stranu však výrazně stoupne kvalita, životnost a především uživatelský komfort sítě. Zásuvek je mnoho typů a provedení, v zásadě je lze rozdělit na omítkové a pod omítku. Omítkové zásuvky se používají do hotových prostor, zásuvky pod omítku jsou ideální, pokud se rozvodu realizují při budování (rekonstrukci) objektu. V provedením jednoduchém (pro jeden konektor RJ45 či dvojité (pro dva konektory RJ45). Pouze výjimečně se používají vícekonektorové. Pozor – i když je zásuvka např. dvoukonektorová a lze k ní tedy připojit dvě pracovní stanice, platí zásada, že v hvězdicové topologii musí ke každé stanici vést samostatný kabel! Tedy ke dvoukonektorové zásuvce musíme položit dva samostatné kabely od switche! Dvojitá zásuvka pod
omítku a na omítku: Tímto výčtem nejsou samozřejmě vyjmenovány všechny nezbytné komponenty, zcela jsem zatím pominul aktivní prvky sítě, doplňkové komponenty (rozvaděče, propojovací kabely, záložní zdroje) a vlastní nářadí potřebné pro instalaci. O tom všem si povíme v další kapitole týkající se návrhu a vlastní instalace stromové (hvězdicové) sítě založené na kroucené dvoulince. Návrh možné topologie Již z předchozích kapitol tedy víme, že kroucená dvoulinka se používá na současných sítích s hvězdicovitou, resp. stromovou topologií. Prvním krokem pro návrh sítě je tedy lokalizace koncových zařízení (pracovních stanic), z toho vyjde lokalizace centrálního uzlu sítě (případě uzlů, vždy se však snažíme o jejich minimalizaci, v zásadě by v síti nemělo být více jak 5 zřetězených uzlu). Centrálním uzlem v tomto případě myslíme rozbočovač. Umístění tohoto uzlu je limitováno několika protichůdnými aspekty. Jednak by měl být topologicky co nejvíce v prostředku sítě, na druhou stranu by měl být co nejblíže připojení sítě k další síti (např. Internetu). Dalším aspektem je bezpečnost – tento uzel by rozhodně u větších sítí neměl být ve veřejně přístupných prostorách a měl by být co nejblíže serveru sítě. Ideální je tedy, pokud je k dispozici samostatná místnost, kam není běžný přístup, která je dostatečně zabezpečená a pokud možno i klimatizovaná. V každém případě však u rozvodů kategorie 5 a vyšších nesmíme přestoupit max. délku kabelu 100 m! A to je ten klíčový požadavek. Máme-li lokalizované uzly sítě, zvážíme možnost použití rozvaděčů ve vybraných místnostech. V podstatě jde o to, že větší rozbočovače jsou poměrně náročné na klimatizaci (mají vlastní aktivní větráky – hluk!) a zabírají i dost místa. Předpokládáme-li více než cca 15 počítačů, doporučuji použít alespoň malý rozvaděč, který nejenom že zajistí zabezpečení rozbočovače, ale umožní i zamknutí např. serveru včetně např. záložního zdroje. Bude-li síť větší než cca 20 stanic, je vhodné zvážit i použití patch-panelu, který umožní snadné přepojování větví sítě, pro rozsáhlé sítě je tedy ideálním a stabilním řešením. Předpokládejme tedy, že v našem případě instalujeme uzel s cca 20 větvemi sítě (24 portový switch), server a záložní zdroj. Do vhodné lokality (místnosti) tedy umístíme rozvaděč (např.10” rozvaděč 6U/300mm). Tento rozvaděč (rack) dimenzujeme vždy dostatečně velký, jednak proto, aby se do něj vše bez problému vešlo, jednak proto aby bylo zajištěno dobré větrání a chlazení. U větších skříní s větším množstvím switchů, serverů, telefonních ústředen, záložních zdrojů a podobně je krajně vhodné vybavit i větrákem pro nucené chlazení ve stropě rozvaděče (tyto ventilátory zpravidla mají i snímač teploty uvnitř skříně a automatické spínání ventilace. V našem případě máme relativně malou síť (uzel sítě), vystačíme tedy s výše uvedeným rackem (za cenou cca 2 300 Kč s DPH), do kterého umístíme 24 portový switch 10/100 MB/s (s montáží do racku za cca 3 500 Kč s DPH – pokud nevyžadujeme switch s managementem – o tom si popovídáme v dalších kapitolách). Pokud budeme předpokládat častější přepojování kabelů větví sítě ve switch, doporučuji použít tzv. patch-panel, který umožňuje snadné přepojování přímo na tomto panelu a nikoli až na switche. Je velice vhodné, zvláště za předpokladu, že v rozvaděči bude umístěn i server (servery, tel. ústředny, atd.), do rozvaděče umístit i záložní zdroj el. energie, který bude nejenom zálohovat server a případně switch, ale i další zařízení a poslouží i jako přepěťová ochrana těchto relativně drahých komponent. V případě obvyklých stolních serverů postačí běžná UPS o kapacitě cca 500 VA (300 W), např. UPS Back 500 za cca 2 400 Kč s DPH. Pro více zatížené sítě je samozřejmě vhodnější zvolit i server v provedení pro montáž do racku (cena při stejném výkonu je až řádově vyšší proti stolním serverům, je však výrazně vyšší spolehlivost a životnost). V případě použití takového serveru pak samozřejmě zvolíme i záložní zdroj s rackovou montáží, cena je opět zhruba dvojnásobná, opět však za výrazného zvýšení kvality a spolehlivosti. Vždy je tedy třeba zvážit finanční aspekt ve vztahu se zvýšením užitných vlastností a spolehlivosti. Zvolte tedy vždy odpovídajíc a vyváženou sestavu podle aktuálních potřeb i s perspektivou dalšího vývoje a možného rozšíření. Předpokládejme tedy, že máme v odpovídající lokalizaci připravený odpovídající rozvaděč s instalovaným rozbočovačem (switchem) a záložním zdrojem, který bude napájet server a tento centrální switch. V této etapě je vhodné dostatečně podrobně rozkreslit umístění přípojných bodů v jednotlivých místnostech (dostatečně naddimenzovat) a zvolit vhodné trasy pro položení kabelů. Ve většině případů se rozvody realizují v běžných elektrikářských lištách (tzv. „korýtka“) a ze zkušenosti doporučuji zvolit spíš větší rozměry, svazek kabelů by vždy měl být uložen volně! Zvlášť nezbytné je dát pozor na silové rozvody, nikdy nekombinovat datové a silové rozvody v jedné liště (je to nebezpečné a nedovoluje to ani norma!). V případě potřeby je možné použít speciální lišty, které jsou vevnitř odděleny podélnou přepážkou na dva samostatné kanály. Zpravidla se nevyhneme průrazům zdí – vždy zvolte dostatečně velký otvor s dostatečnou rezervou. Po protažení kabelů není vhodné otvor zazdívat maltou či sádrou ! Ve zdi by měla být otvorem protažena chránička a teprve v ní kabely sítě. Zakrytí otvoru je možné provést silikonovým tmelem – NIKDY pěnou! Jak jsem již uvedl výše, pro každé přípojné místo (zásuvku) potřebujeme jeden kabel od rozbočovače, jedná-li se o dvojitou zásuvku, je potřeba samozřejmě dvou kabelů. Kabel v místě, kde bude zásuvka zpravidla ponecháme s dostatečnou rezervou volný, zásuvky pak instalujeme až po pokládce všech kabelů (svazku). Ochranná lišta by měla končit těsně u budoucí zásuvky, pokud nepoužijeme přímo lišty, do kterých se zásuvky přímo přichycují (elegantní a rychlé řešení, zvláště v administrativních prostorech, kde se široká lišta použije pro komplexní strukturovanou kabeláž a silové rozvody). Pro připojení zásuvek se používá zpravidla samořezávací konektor, jde vlastně o 8 dvojic břitů, mezi které se kabel zamáčkne, tím se prořízne izolace a spoj se stává vodivým a relativně pevným. Pro tuto operaci se používá speciální nástroj (viz. obrázek), který provede jak zamáčknutí kabelu mezi břity, tak i zastřižení přebytečného konce kabelu (cena je cca 500 Kč).
Dalším
nezbytným nářadím jsou speciální kleště na zalisování konektorů RJ45. Existuje v
řadě provedení, zpravidla jsou kombinované jak pro konektory RJ11, RJ12 i RJ45.
Některé typy mají pevně definovaný doraz (zajišťuje standardní sílu zalisování –
někdy dělá potíže, je třeba dobře seřídit!), pro běžné síťování vystačíme s
jednodušším provedením bez tohoto dorazu (osobně jim dávám přednost, jsou o něco
operativnější). Cena je opět kolem 500 Kč. Zároveň jsou vybaveny i břity pro
šetrné a přesné stříhání kabelu (kabel nikdy nezkracujte nožem nebo obyčejnými
nůžkami – dojde k poškození konce vodičů a k výraznému snížení kvality konektorů
!).
Pro
lisování konektorů je ještě vhodné mít „ořezávátko“ izolace, které zajistí
rychlé a kvalitní odstranění vnějšího obalu kabelu. V nouzi nejvyšší lze použít
výše uvedené kleště, je to však relativně pracné a především není jednoznačně
definována velikost odizolované části. Cena tohoto nářadí je cca 50 Kč. Vlastní postup pro
tvorbu konektoru je tedy následující: Je krajně vhodné vždy lisovat
jeden kabel, tedy nejdřív na jednom a pak na druhém konci a hned provést
otestování vodiče. Testerů je opět několik typů, od jednoduchého testeru, kde
pouze LED diody signalizují průchod jednotlivými vodiči až po výrazně
sofistikovanější nástroje. Jeden z relativně použitelných je na obrázku (v tomto
případě se jedná o kombinovaný tester i pro BNC konektory – koaxiální rozvody,
cena je cca 1200 Kč). Povšimněte si, že se skládá ze dvou částí, to proto, aby
již natažené kabely (např. přes několik kanceláří) šlo snadno otestovat – na
jeden konec připojíme vysílač, na druhý přijímač a sledujeme vyhodnocení
přenosu. Z toho je také zřejmé, že ideální je, pokud pokládku kabeláže a jeho
zapojování provádí min. dva pracovníci. Po zkušenostech s mnoha zapojováním
doporučuji je vybavit malými vysílačkami, které lze běžně pořídit za několik
tisíc korun – ušetří to mnoho času, práce i peněz!
Problém by ještě mohl být při zapojování zásuvek. Již výše jsem si popsali postup, kdy pomocí nástroje na obrázku X zamačkáváme jednotlivé vodiče do svorkovnice na zásuvce. U většiny zásuvek je barevně označeno pořadí břitů, které souvisí s barvou kabelu. Pro naše použití zvolte barevnou stupnici označovanou zpravidla jako B! Zásuvka by měla být ke zdi (do lišty) připevněna dostatečně pevně, při odpojování kabeli uživatel snadno zapomene zmáčknou pojistku na konektoru a pak dojde k vylomení zásuvky. Někteří výrobci dodávají k zásuvkám oboustranné lepící pásky pro připevnění – to je zcela nedostačující! Vždy zásuvku přišroubujte (zacvakněte do lišty), nebo (pokud to vzhledem k podkladovému materiálu není možné) přilepte dostatečně odolným kontaktním lepidlem. Poslední zmínka k realizaci
sítě pomocí kroucené dvojlinky se týká kombinace různých medií při rozvodu
počítačové sítě kroucenou dvojlinkou. V zásadě mohou nastat následující případy: Autor: Ing. Zdeněk Votruba ( http://tf.czu.cz/~votruba/ ) ( Celý článek | Vložil: admin WifiMorava.com (Internet k Vám dom | | )
Neručíme za obsah článků jiných
autorů !!! Pokud jste neodsouhlasili, nečetli a nebo nesplňujete podmínky pro naší doménu a stránky této domény podřízené, opusťte okamžitě tyto stránky, které jsou od 18. let a jsou výhradně pro rozumově dospělé jedince!!!
|
Stránky WiFiMorava.com jsou vytvořeny prostřednictvím
phpRS (http://www.supersvet.cz/phprs/).
Pokud byl znám autor daného článku, URL nebo zdroj, je vždy u daného článku uveden.
Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami,
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.
Všechna práva vyhrazena