Pasivní prvky: kabely 1
Předmět: Počítačové sítě a systémy Téma hodiny: Pasivní prvky kabely část I. Třída: 3. a 4. ročník SŠ technické Autor: Ing. Fales Alexandr Software: SMART Notebook 11.0.583.0 2
Připomenutí: Hlavními prvky počítačové sítě jsou klientské stanice a server, dále tiskárny, scannery a další HW vč SW. Počítačová síť vznikne vzájemným propojiením těchto prvků, k tomu nám slouží prvky sítí. Pasivní prvky představují prvky sítí, které pouze přenášený signál předávají dál bez žádné úpravy ani zesílení, používají se pro propojení aktivních prvků. Mezi pasivní prvky patří metalické a optické kabey, konektory, zásuvky, patch panely, rackové skříně a jednotky záložního napájení UPS. 3
Kabeláž: Jedná se o pasivní prvek počítačových sítí, tzv. přenosové médium, sloužící k fyzickému přenosu dat (jednotlivých bitů). Umožňuje fyzické propojení všech zařízení v síti. Přenáší digitální i analogové signály. Do této skupiny patří UTP kabel (nestíněná kroucená dvoulinka), což je nejčastěji používané přenosové médium v sítích LAN a MAN. Další kabeláží jsou STP kabel (stíněná kroucená dvoulinka), ScTP kabel (částečně stíněná kroucená dvoulinka), optické kabely pro sítě MAN a WAN, dnes i páteře LAN, koaxiální kabely, dnes zejména pro přenos internetu v domácnostech po kabelové televizi, a event. sem lze zařadit bezdráty WiFi, BT, WiMAX, laser a infra. 4
TP: Pasivní prvky kabely I. Kroucená dvojlinka "twisted pair" TP v současné době jde o nejpoužívanější médium v sítích LAN za relativně nízkou cenu a dostačujícím výkonem. Kabel se skládá nejčastěji z 8 vodičů, resp. 4 párů, neboť vždy 2 vodiče jsou vzájemně skroucené do jednoho páru. Skroucení si lze představit jako vzájemné obtočení vodičů kolem sebe. Následně jsou skroucené i páry do sebe. Skroucením obou vodičů se projevuje rušivé mg. pole stejným způsobem u obou vodičů a výsledné rušení se vykompenzuje. Dále se takto omezuje vyzařované magnetického pole ven z vodičů a tím se zabraňuje ovlivňování okolních vodičů a zařízení. V konečném důsledku se takto eliminují přeslechy. Tloušťka vodičů je 1,5 mm. 5
TP: Vodiče jsou z elektrovodné mědi a kabel má impedanci 100 Ω. Tenké drátky přenášejí signály (data). Jde o symetrické vedení. Izolace žíly (vodiče) je polyvinylchlorid (PVC) nebo se používají polymery fluorovodíku (PTFE a TFE), popř. Teflon pro přísnější požární předpisy. Limitním parametrem TP kabelů je vzhledem k jejich měrnému útlumu a ztrátám signálu vzdálenost 100 metrů. Pro zvětšení této vzdálenosti se musí použít aktivní prvek (repeater, switch, aj.). Přenosová rychlost kabeláže TP může při vhodné konstrukci dosáhnout až na 10Gbps. Párů ve vodiči může být i více (2, 4, 6, 8, 25, 50, 100). Pro telefonní hovory a síťové aplikace Ethernet 10 a 100Mbps stačí 2 páry, pro Ethernet 1 a 10Gbps 4 páry. 6
TP: Druhy: STP (Shielded Twisted Pair) stíněná kroucená dvojlinka každý pár v kabelu je obtočen hliníkovou fólií a všechny páry jsou pak obtočeny dohromady. Tím se dosáhne zvětšení odolnosti proti elektromagnetickému rušení z vnějšího prostředí a snížení vyzařování magnetického pole ven do okolí kabelu. Pro správnou funkci se musí v koncovce kabelu stínění uzemnit. Přenosová rychlost je až 100 Mbps. Kabel má větší průřez a je nejdražší z kabelů TP. Díky většímu průřezu se s ním hůře manipuluje při instalaci. Alternativní značení FTP Full shielded Twisted Pair. 7
TP: Pasivní prvky kabely I. ScTP (Screened Twisted Pair) částečně stíněná kroucená dvojlinka stínění je provedeno pouze kolem celého kabelu (všech párů dohromady). Přenosová rychlost je až 100 Mbps. Má menší průřez než STP. Alternativní značení FTP Foil Twisted Pair. UTP (Unshielded Twisted Pair) nestíněná kroucená dvojlinka tento TP kabel je kompletně bez stínění. Má z kabelů TP nejmenší průměr a je nejlevnější. Nemusí se zemnit. Bohužel má vyšší citlivost na elektromagnetické rušení. Přenosová rychlost je až 10 Gbps. Nejpoužívanější. 8
TP: Plášť kabelu je z PVC nebo Teflonu v závislost na požadavcích požárního zabezpečení. Chrání vodiče uvnitř kabelu proti mechanickému poškození a vlivům vnějšího okolí. Některé TP kabely mohou být stíněné pro zvětšení odolnosti proti mg. rušení a snížení vyzařování mg. pole ven z kabelu. Stínění se provádí hliníkovou fólií či oplétáním tenkými hliníkovými drátky. Lze stínit každý pár samostatně nebo celý kabel, popř. lze stínit jak jednotlivé páry, tak celý kabel jako je tomu u kategorie 7 nebo kabelů stíněných STP či částečně stíněných kabelů ScTP. Kabel je na obou koncích zakončen koncovkou (konektorem) RJ 45. Dle způsobu zapojení koncovky je kabel buď přímý, nebo křížený. 9
TP: Z uvedených kategorií jednoznačně vyplývá, že se pro nové instalace doporučuje užívat min. kabeláž UTP kategorie 5E, pokud je to však možné tak v dnešní době již používat UTP kategorie 6. Tento kabel obsahuje vnitřní oddělovací prvek (separátor), díky němuž jsou páry stále na stejném místě, což umožňuje zvětšení šířky přenášeného pásma s následným nárůstem přenosové rychlosti. Co se týče UTP kategorie 7 je zatím v testovací fázi a z hlediska komerčního využití jsou komponenty cenově "nedostupné". Kabely TP se používají v současných LAN sítích zejména na horizontální, ale i páteřní rozvody ve strukturované kabeláži, dále na propojení v domácnostech a na telefonní rozvody. 10
Kategorie UTP: Kategorie UTP kabelu dle výkonnosti standard je zaměřen na kategorie 3 až 7, 1 a 2 nespecifikuje, přesto si je zde uvedeme pro větší názornost. 1 2 Kategorie 1 (Cat 1) šířka pásma: stejnosměrný proud, 0,4 MHz rychlost: 1 Mbps aplikace: telefon, zvonkové dráty, ISDN Kategorie 2 (Cat 2) šířka pásma: do 1,5 (4) MHz rychlost: 4 Mbps aplikace: telefon, IBM Token Ring 11
Kategorie UTP: Následují kategorie UTP kabelu dle výkonnosti již standard přesně definuje, a proto je nezbytné se v nich pro budoucí plánování kabeláže orientovat. 3 4 Kategorie 3 (Cat 3) šířka pásma: do 16 MHz rychlost: 10 Mbps aplikace: 10Base T, 4/16 Token Ring, 100Base T(4) všechny páry, telefon Kategorie 4 (Cat 4) šířka pásma: do 20 MHz rychlost: 16 Mbps aplikace: 10Base T, 4/16 Token Ring velmi málo rozšířený, dnes se již nepoužívá 12
5 6 Pasivní prvky kabely I. Kategorie UTP: Kategorie 5 (Cat 5) šířka pásma: do 100 MHz rychlost: 100 Mbps aplikace: 100Base TX, ATM, 1000Base T(4) všechny páry dnes plně nahrazen kategorií 5E Rozšířená kategorie 5 (Cat 5E) šířka pásma: do 100 MHz rychlost: 1 Gbps aplikace: 100Base TX, ATM, 1000Base T(4) všechny páry dnes první z nejrozšířenějších kabelů používaných v sítích LAN, jde o min. standard, je testován i pro 10 Gbps (nedoporučuje se) 13
Kategorie UTP: 7 8 Kategorie 6 (Cat 6) šířka pásma: do 250 MHz rychlost: 1 Gbps aplikace: 1000Base TX, 10GBase T s omezením max. délky dnes druhý z nejrozšířenějších kabelů užívaných v sítích LAN, pro nové instalace, zejména páteře Rozšířená kategorie 6 (Cat 6A, AC6) šířka pásma: do 500 MHz rychlost: 1 Gbps aplikace: 10GBase T bez omezení max. délky pro ultra rychlé páteřní sítě 14
9 10 Pasivní prvky kabely I. Kategorie UTP: Kategorie 7 (Cat 7, Class F) šířka pásma: do 600 MHz rychlost: 10 Gbps aplikace: 10GBase T, multimédia 1000Base TX, kamerový systém CCTV a telefon na jednom kabelu ve fázi testování, standard budoucích LAN sítí, drahé komponenty, neznalost z hlediska (re)instalace Rozšířená kategorie 7 (Cat 7A, Cl. FA) šířka pásma: do 1200 MHz rychlost: 10 Gbps aplikace: 10GBase T, multimédia 1000Base TX, kabelová televize CATV a telefon na jednom kabelu ve fázi testování, standard budoucích LAN sítí 15
16
Obr. 1 UTP Cat7 Ru wiki 17
Charakterizujte TP kabeláž pro aplikaci v PC sítích: Nad výsledky odborně diskutejte s vyučujícím. 18
Napište a popište jednotlivé druhy TP kabelu: Nad výsledky odborně diskutejte s vyučujícím. 19
20
21
22
23
24
Dotazy Děkuji za pozornost. Ing. Fales Alexandr 25
Zdroje informací Literární publikace: TRULOVE, J. ZNAMEŇÁČEK, T. Sítě LAN. 1. vyd. Praha: Grada, 2009. ISBN: 978 80 247 2098 2. s. 384 SPURNÁ, I. Počítačové sítě praktická příručka správce sítě. Kralice na Hané: Computer Media, 2010. ISBN: 978 80 7402 036 0. s. 182 Fotografie a obrázky: Autorem fotografií a obrázků, není li uvedeno jinak, je Ing. Fales Alexandr Obr. 1 RU WIKI. commons.wikimedia.org: File:UTP CAT 7.jpg [online]. 2011 04 20 [cit. 2012 10 20]. Dostupný pod licencí: autor tohoto díla, jej uvolnil jako volné dílo, a to celosvětově na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/file:utp_cat_7.jpg>. 26