Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00299 004235 14991515 na godz. na dobę w sumie
Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka. Wydanie III - książka
Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka. Wydanie III - książka
Autor: Liczba stron: 296
Wydawca: Helion Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-246-3377-7 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> komputery i informatyka >> sieci komputerowe >> inne
Porównaj ceny (książka, ebook, audiobook).

Zaprojektuj niezawodną sieć teleinformatyczną!

Zagadnienie okablowania, czyli de facto stworzenia całej struktury sieciowej w przestrzeni o określonym, często skomplikowanym układzie, nie jest tak proste, jak mogłoby się z pozoru wydawać. Samo ułożenie kabli poprzedzone musi być za każdym razem kompleksową analizą wszystkich elementów powstającego systemu, od aspektów ściśle technicznych (gdzie umieścić szafy, ulokować serwerownię, jakie instalacje towarzyszące wdrożyć?), aż po sposoby i miejsca wykorzystywania sieci przez użytkowników. To zadanie wymaga wiedzy oraz świadomości celów, a także dużej wyobraźni, nie tylko przestrzennej. Indywidualne dostosowanie powstającej infrastruktury do specyfiki lokalizacji docelowej i potrzeb użytkowników zawsze zależy od projektanta, a niezbędną wiedzę pozwalającą na stworzenie sprawnie działającej sieci teleinformatycznej znajdziesz właśnie w tej książce!

'Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka. Wydanie III' to podręcznik, dzięki któremu kwestia zaprojektowania i wykonania systemu okablowania strukturalnego przestanie wydawać Ci się nie do pokonania. Dowiesz się, co należy wziąć pod uwagę na pierwszym etapie projektowania sieci, jakie materiały i urządzenia musisz zgromadzić oraz jak je ze sobą połączyć, a także jakie środowisko pracy wybrać dla centrum danych. Zrozumiesz, po co Ci szczegółowa dokumentacja projektowa i na czym polega odbiór projektu. Poznasz normy obowiązujące przy projektowaniu sieci i sprawdzone sposoby zabezpieczania infrastruktury przed awarią oraz neutralizacji ewentualnych jej skutków. Krótko mówiąc, książka ta to znakomite przygotowanie do pracy nad jednym z najważniejszych systemów działających we współczesnych firmach.

Zbuduj system okablowania strukturalnego skrojony na miarę!

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Idź do • Spis treści • Przykładowy rozdział • Skorowidz Katalog książek • Katalog online • Zamów drukowany katalog Twój koszyk • Dodaj do koszyka Cennik i informacje • Zamów informacje o nowościach • Zamów cennik Czytelnia • Fragmenty książek online Kontakt Helion SA ul. Kościuszki 1c 44-100 Gliwice tel. 32 230 98 63 e-mail: helion@helion.pl © Helion 1991–2011 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka. Wydanie III Autor: Rafał Pawlak ISBN: 978-83-246-3377-7 Format: 158×235, stron: 296 Zaprojektuj niezawodną sieć teleinformatyczną! • Charakterystyka i cele tworzenia systemu okablowania, czyli elementarz projektanta • Elementy składowe okablowania strukturalnego, czyli kompletowanie niezbędnych materiałów • Projekt sieci, czyli szczegółowe rozwiązania i przewidywanie potencjalnych zagrożeń Zagadnienie okablowania, czyli de facto stworzenia całej struktury sieciowej w przestrzeni o określonym, często skomplikowanym układzie, nie jest tak proste, jak mogłoby się z pozoru wydawać. Samo ułożenie kabli poprzedzone musi być za każdym razem kompleksową analizą wszystkich elementów powstającego systemu, od aspektów ściśle technicznych (gdzie umieścić szafy, ulokować serwerownię, jakie instalacje towarzyszące wdrożyć?), aż po sposoby i miejsca wykorzystywania sieci przez użytkowników. To zadanie wymaga wiedzy oraz świadomości celów, a także dużej wyobraźni, nie tylko przestrzennej. Indywidualne dostosowanie powstającej infrastruktury do specyfiki lokalizacji docelowej i potrzeb użytkowników zawsze zależy od projektanta, a niezbędną wiedzę pozwalającą na stworzenie sprawnie działającej sieci teleinformatycznej znajdziesz właśnie w tej książce! „Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka. Wydanie III” to podręcznik, dzięki któremu kwestia zaprojektowania i wykonania systemu okablowania strukturalnego przestanie wydawać Ci się nie do pokonania. Dowiesz się, co należy wziąć pod uwagę na pierwszym etapie projektowania sieci, jakie materiały i urządzenia musisz zgromadzić oraz jak je ze sobą połączyć, a także jakie środowisko pracy wybrać dla centrum danych. Zrozumiesz, po co Ci szczegółowa dokumentacja projektowa i na czym polega odbiór projektu. Poznasz normy obowiązujące przy projektowaniu sieci i sprawdzone sposoby zabezpieczania infrastruktury przed awarią oraz neutralizacji ewentualnych jej skutków. Krótko mówiąc, książka ta to znakomite przygotowanie do pracy nad jednym z najważniejszych systemów działających we współczesnych firmach. • Charakterystyka i cele tworzenia systemu okablowania • Przewodowe media transmisyjne • Elementy składowe okablowania strukturalnego • Środowisko pracy dla centrum danych (DATA CENTER) • Dokumentacja projektowa i odbiór systemu okablowania • Porady techniczno-instalacyjne • Okablowanie strukturalne a normy • Redundancja okablowania pionowego • Okablowanie strukturalne a backup danych • Reakcja na awarie i projekt sieci • Okablowanie strukturalne w pytaniach i odpowiedziach Zbuduj system okablowania strukturalnego skrojony na miarę! Spis treści Podziękowania ................................................................................. 9 Prolog ............................................................................................ 11 Wstęp ............................................................................................ 13 Rozdział 1. Charakterystyka i cele tworzenia systemu okablowania ................... 15 Podstawa rozważań — model ISO/OSI .......................................................................... 17 Istota systemu okablowania strukturalnego .................................................................... 18 Geneza ...................................................................................................................... 18 Początki okablowania strukturalnego ....................................................................... 19 Istota okablowania .................................................................................................... 20 Metoda ..................................................................................................................... 20 Topologie systemu .......................................................................................................... 21 Rozdział 2. Przewodowe media transmisyjne ..................................................... 25 Typy sygnału .................................................................................................................. 25 System binarny ......................................................................................................... 29 Algebra Boole’a ....................................................................................................... 32 Kable miedziane ............................................................................................................. 37 Kable koncentryczne ................................................................................................ 37 Kable UTP ................................................................................................................ 38 Światłowody ................................................................................................................... 46 Budowa światłowodu ............................................................................................... 49 Klasyfikacja światłowodów ...................................................................................... 50 Sposoby łączenia włókien ........................................................................................ 54 Złącza światłowodowe (optyczne) ........................................................................... 57 Rozdział 3. Elementy składowe okablowania strukturalnego .............................. 61 Okablowanie poziome, pionowe i międzybudynkowe ................................................... 61 Okablowanie poziome .............................................................................................. 61 Okablowanie pionowe .............................................................................................. 64 Okablowanie międzybudynkowe ............................................................................. 65 Punkty rozdzielcze .......................................................................................................... 65 Nomenklatura polska ................................................................................................ 66 Nazewnictwo angielskie ........................................................................................... 67 Dobór pomieszczenia na punkt dystrybucyjny ......................................................... 68 6 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Punkt abonencki, sekwencja i polaryzacja ...................................................................... 69 Punkt abonencki ....................................................................................................... 69 Oznakowanie gniazd ................................................................................................ 71 System oznaczników kablowych .............................................................................. 74 Sekwencja ................................................................................................................ 74 Polaryzacja ............................................................................................................... 78 Terminowanie .......................................................................................................... 80 Elementy pasywne systemu ............................................................................................ 83 Szafy dystrybucyjne ................................................................................................. 83 Ustawianie i konfiguracja „czystej” szafy ................................................................ 89 Elementy chłodzące szafę ........................................................................................ 92 Elementy porządkujące przewody w szafie .............................................................. 94 Sprzęt pasywny ........................................................................................................ 98 Kable krosowe ........................................................................................................ 103 Dobór przepustowości w segmencie ............................................................................. 108 MUTO .......................................................................................................................... 114 Światłowód prosto do biurka ........................................................................................ 116 Instalacje towarzyszące ................................................................................................ 117 Sieć elektryczna ..................................................................................................... 117 Zasilanie awaryjne .................................................................................................. 120 Instalacja telefoniczna ............................................................................................ 121 Rozdział 4. Środowisko pracy dla centrum danych (data center) ..................... 123 Definiowanie zagrożeń ................................................................................................. 124 Ochrona przeciwpożarowa ........................................................................................... 126 System klimatyzacyjny ................................................................................................. 132 Chłodzenie i wentylacja szaf .................................................................................. 132 Elektroniczna kontrola dostępu .................................................................................... 137 Rozdział 5. Dokumentacja projektowa ............................................................ 139 Cele i zadania ............................................................................................................... 139 Projekt systemu okablowania strukturalnego (sieci LAN) ..................................... 143 Kosztorys ...................................................................................................................... 150 Rozdział 6. Odbiór systemu okablowania ........................................................ 151 Sprawdzanie systemu pod względem zgodności z normami ........................................ 152 Procedura sprawdzania światłowodu przed instalacją ............................................ 156 Rozwiązania gwarancyjne ............................................................................................ 157 Rozdział 7. Porady techniczno-instalacyjne ..................................................... 159 Ogólne zalecenia instalacyjne oraz ochrona kabli przed czynnikami zewnętrznymi .... 160 Ogólne zalecenia instalacyjne ................................................................................ 160 Ochrona kabli przed czynnikami zewnętrznymi ..................................................... 163 Zasady układania kabli w gruncie ................................................................................ 164 Sposoby przeciągania kabla przez kanalizację ....................................................... 166 Systemy listew i rur do instalacji teleinformatycznych ................................................ 167 Systemy dystrybucji okablowania .......................................................................... 170 Sprzęt instalatora .......................................................................................................... 174 Rozdział 8. Okablowanie strukturalne a normy ................................................ 181 Podstawowe instytucje standaryzujące ......................................................................... 181 Główne dokumenty legislacyjne ................................................................................... 183 Porównanie podstawowych norm ........................................................................... 185 Spis treści 7 Rozdział 9. Redundancja okablowania pionowego ........................................... 187 Redundancja okablowania kampusowego .................................................................... 187 Przykładowe rozwiązanie ............................................................................................. 193 Rozdział 10. Okablowanie strukturalne a backup danych .................................. 195 Podstawowe metody archiwizacji danych .................................................................... 196 Rozdział 11. Reakcja na awarie ....................................................................... 205 Algorytm zarządzania incydentem ............................................................................... 208 Awaria systemu okablowania ....................................................................................... 211 Awaria urządzeń aktywnych ......................................................................................... 213 Awaria zasilania ........................................................................................................... 214 Awaria układu chłodzenia ............................................................................................ 216 Awaria układu przeciwpożarowego .............................................................................. 218 Awaria systemu kontroli dostępu ................................................................................. 219 Rozdział 12. Projekt sieci ................................................................................ 221 Proponowane rozwiązanie ............................................................................................ 222 Szafy ............................................................................................................................. 228 Monitoring i kontrola dostępu ...................................................................................... 231 Telefony ....................................................................................................................... 231 Zasilanie awaryjne ........................................................................................................ 232 System gaszenia ........................................................................................................... 232 Klimatyzacja ................................................................................................................. 232 Kosztorys ...................................................................................................................... 233 Rozdział 13. Okablowanie strukturalne w pytaniach i odpowiedziach ................. 237 Rozmowa 1. — wypowiada się pani Aleksandra Parys ................................................ 238 Rozmowa 2. — wypowiada się pan Krzysztof Wala .................................................... 246 Rozmowa 3. — wypowiada się pan Grzegorz Niziński ................................................ 251 Rozmowa 4. — wypowiada się pan Janusz Jankowski ................................................ 258 Słowniczek terminów ....................................................................................... 281 Skorowidz ...................................................................................................... 287 Rozdział 2. Przewodowe media transmisyjne Ten rozdział traktuje o przewodowych mediach transmisyjnych. Omówię w nim rodzaje i klasyfikacje nośników. Przedstawię także rodzaje sygnału oraz podstawowe funkcje logiczne w układach cyfrowych. Przewodowe media transmisyjne mają tę wyższość nad systemami bezprzewodowymi, iż oferują większe przepustowości. Cała sztuka polega na prawidłowym dobraniu przewo- du oraz zapewnieniu stosownych warunków. Placówki medyczne są doskonałym przykładem miejsc, w których powinno się sto- sować ekranowane kable miedziane. W szpitalach należy wystrzegać się rozwiązań bezprzewodowych, gdyż propagacja fal elektromagnetycznych może zakłócić pracę bar- dzo czułej aparatury medycznej. W salach operacyjnych z powodzeniem można wyko- rzystywać światłowody i ekranowane kable miedziane. Typy sygnału Sam sygnał (niezależnie od jego rodzaju) możemy zdefiniować jako falę elektromagne- tyczną. Przewodnikami (mediami) fal elektromagnetycznych mogą być metale, kable światłowodowe czy też powietrze. Wyróżniamy dwa typy sygnałów: (cid:141) analogowy, (cid:141) cyfrowy. Sygnał analogowy jest funkcją napięcia i czasu. Zmienia się on w sposób ciągły. Przykła- dem sygnału analogowego jest ludzka mowa. 26 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Natomiast sygnał dyskretny (cyfrowy) nie jest funkcją ciągłą, lecz ciągiem wartości próbek (ang. sample). Sygnał analogowy można przekształcić na postać cyfrową. Odbywa się to za pomocą próbkowania (dyskretyzacja, kwantowanie) przebiegu. W praktyce mierzona (próbkowana) jest chwilowa wartość sygnału analogowego w określonych odstępach czasu (rysunek 2.1). Sygnał dyskretny jest ciągiem próbek. Rysunek 2.1. Próbkowanie sygnału analogowego Twierdzenie Kotielnikowa-Shannona mówi, że aby odtworzyć sygnał ciągły z sy- gnału dyskretnego, częstotliwość próbkowania musi być co najmniej dwa razy większa od szerokości jego pasma. Nośnik CD-Audio jest próbkowany z częstotliwością 44,1 kHz (44 100 razy na sekundę). Ludzkie ucho słyszy dźwięki o częstotliwości około 20 kHz, tak więc aby odtworzyć sygnał z płyty audio, a następnie podać go w postaci analogowej, niezbędne jest co najmniej 40 000 (40 kHz) próbek. Sygnał analogowy doskonale nadaje się do przekazywania dźwięków oraz informacji pomiarowych (np. temperatury), natomiast sygnał cyfrowy wykorzystywany jest do przedstawiania informacji logicznych i symbolicznych. Proces kształtowania (formowania) danych w postaci cyfrowej nazywamy kodowa- niem, a ich odczytu — dekodowaniem. Kwantowanie w czasie (próbkowanie) jest tylko jednym z procesów tworzenia sy- gnału impulsowego. Tym niemniej dla naszych dalszych rozważań wystarczy wiedza o tym, na czym polega różnica między sygnałem cyfrowym a analogowym oraz jak powstaje impuls (bit). W sygnale cyfrowym zmiana napięcia odbywa się skokowo w określonych odstępach czasu. Ma on zazwyczaj tylko dwa poziomy (rysunek 2.2): wysoki H (ang. high) i ni- ski L (ang. low). W elektronicznych układach cyfrowych nośnikiem sygnału jest naj- częściej napięcie. Przyjmuje ono w zależności od poziomu określone przedziały: po- ziom niski 0 – 0,4 V, poziom wysoki 2 – 5 V. Każdy z poziomów ma przypisaną wartość logiczną H = 1 (prawda) i L = 0 (fałsz) — stąd też sygnał nazywany jest cy- frowym. Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 27 Rysunek 2.2. Sygnał cyfrowy w dwóch poziomach (H, L) Na rysunku 2.2 widać, iż impulsy obrazują liczbę 0110 w systemie binarnym. W sys- temie dziesiętnym jest to liczba 6. Bit posiada czas trwania T1. W tym okresie impuls narasta, utrzymuje stan logiczny (poziom) i opada (rysunek 2.3). Rysunek 2.3. Charakterystyka pojedynczego impulsu, gdzie T0 to szerokość szczeliny, a T1 — czas impulsu Sygnał cyfrowy jest bardziej odporny na zakłócenia i zniekształcenia podczas jego transmisji. Impuls docierający do odbiornika jest identyfikowany (klasyfikowany) jako wartość jeden lub zero (poziom niski albo wysoki). Odbywa się to w oparciu o pomiar amplitudy odbieranego sygnału użytecznego. Ważne jest, aby amplituda sygnału za- kłócającego nie przekroczyła progu detekcji sygnału właściwego. Jeżeli pojawi się za- kłócenie, które przekroczy ten próg, zostanie zaklasyfikowane jako 1 lub 0 — po- wstanie błąd. Ogólnie rzecz ujmując, błędy polegają na wstawianiu nowych (obcych) bitów w ciąg albo na przekłamywaniu wartości istniejącego znaku właściwie nadanego. Problem jest znacznie głębszy, aniżeli ukazuje to zaprezentowane przeze mnie spojrzenie logiczne. Więcej do powiedzenia w tej materii mają fizycy i inżynierowie elektrycy, którzy pracują bezpośrednio przy produkcji sprzętu pasywnego. To oni określają parametry produktu. 28 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Zadaniem projektantów systemu okablowania strukturalnego jest odpowiedni dobór elementów względem siebie oraz zapewnienie im odpowiedniego środowiska pracy zgodnie z wytycznymi zawartymi w karcie produktu. Potrzebna jest do tego podstawowa wiedza z zakresu natury sygnału i aspektów jej towarzyszących. Sygnał cyfrowy może być kodowany i transmitowany w dwóch postaciach (rysunek 2.4). Pierwszy przypadek określany jest kodowaniem bez powrotu do zera (ang. Non Return to Zero — NRZ), a drugi — z powrotem do zera (ang. Return to Zero — RZ). Obie metody wykorzystywane są w światłowodach. Rysunek 2.4. Kodowanie sygnału NRZ i RZ, gdzie T0 jest szerokością szczeliny czasowej przeznaczonej dla 1 bitu, a T1 i T3 to czas trwania impulsu W kodowaniu RZ pojedynczy bit równy 1 reprezentowany jest przez niezależny im- puls, natomiast przy metodzie NRZ sąsiadujące wartości 1 tworzą odpowiednio dłuż- szy impuls łączny. Kodowanie NRZ zapewnia efektywne wykorzystanie szerokości pasma, zaś technika RZ zwiększa szerokość pasma dwukrotnie (uzyskujemy większą liczbę zmian wartości sygnału). Z pojęciem sygnału nierozerwalnie wiążą się poniższe terminy. Tłumienie sygnału — to nic innego jak zmniejszenie siły sygnału. Zniekształcenie sygnału — jest to dość groźne zjawisko, które polega na niepożądanej zmianie charakterystyki sygnału (kształtu). Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 29 Na rysunku 2.5 widać sygnał analogowy (sinusoidalny) gasnący. W ostatniej fazie (zaciemniony prostokąt) jest on wyraźnie zniekształcony w stosunku do pierwotnej sinusoidy. W celu przywrócenia początkowej siły sygnału należy zastosować wzmac- niacz. Powinno się go podłączyć w takim odcinku kabla, aby sygnał jeszcze nie był poddany zniekształceniu. Rysunek 2.5. Sygnał analogowy Więcej informacji na ten temat umieściłem w rozdziale 6. „Odbiór systemu oka- blowania”. Omawiam w nim aspekty związane z pomiarami przewodów, a także całych linii transmisyjnych. System binarny Dwójkowy system liczbowy jest powszechnie wykorzystywany w informatyce. Do zapisu liczb potrzebujemy tylko dwóch znaków: 0 i 1 (L i H). W pozycyjnych systemach liczbowych liczby zapisuje się jako ciągi cyfr. Aby obliczyć wartość liczby dziesięt- nej zapisanej w systemie binarnym, musimy pomnożyć wszystkie cyfry z ciągu przez wartość kolejnej potęgi liczby stanowiącej podstawę systemu, a następnie uzyskane w ten sposób wartości poddać operacji sumowania. Ciąg cyfr 1100 w systemie binarnym odpowiada liczbie 12 podanej dziesiętnie. Obliczamy to w następujący sposób: (1100)2 = (1x23 + 1x22 + 0x21 + 0x20) = 8+4+0+0 =(12)10 Dodatkowe dwa przykłady: (10110)2 = (1x24 + 0x23 + 1x22 + 1x21 + 0x20) = 16+0+4+2+0 = (22)10 (11000000)2 = (1x27 + 1x26 + 0x25 + 0x24 + 0x23 + 0x22 + 0x21 + 0x20) = (192)10 Najprostszą metodą uzyskania notacji binarnej z systemu dziesiętnego jest wykony- wanie dzielenia przez 2 liczby przekształcanej oraz zapisywanie reszty z operacji. 30 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Przeliczmy liczbę (48)10 na system dwójkowy: Wynik 48 24 12 6 3 1 Dzielnik ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 Reszta 0 0 0 0 1 1 Wartości z kolumny Reszta odczytujemy, zaczynając od dołu. Uzyskany w ten sposób ciąg stanowi zapis dwójkowy liczby (48)10 = (110000)2. Rozważmy jeszcze jeden przykład. Niech będzie to liczba (127)10. Wynik 127 63 31 15 7 3 1 Dzielnik ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 Reszta 1 1 1 1 1 1 1 Liczbie (127)10 odpowiada zapis (1111111)2. Sprawne posługiwanie się systemem binarnym wymaga biegłości w potęgowaniu liczby 2, gdyż jest ona podstawą potęgowania (np. 1024 = 210). Z uwagi na to, iż naj- łatwiejsze rzeczy sprawiają nieprzewidywalnie dużo problemów, w tabeli 2.1 zawarłem przykładowe potęgi liczby dwa. Tabela 2.1. Popularne potęgi liczby 2 Potęga liczby 2 Wartość 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 210 216 2n 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 65536 2n Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 31 Przed przystąpieniem do omawiania elementarnych podstaw teoretycznych cyfro- wych układów logicznych czuję się zobowiązany do wprowadzenia terminu bit i bajt. Bit jest symbolem występującym tylko w dwóch wartościach (0 lub 1). Słowo 1-bitowe może przenosić maksymalnie dwie różne informacje. Bajt jest grupą 8 bitów i pozwala reprezentować 256 różnych informacji. Informacja jest wartością (kombinacją znaków) przenoszoną w słowie bitowym. Słowo 3-bitowe umożliwia przesłanie 8 (23) różnych informacji. 3 bity dają osiem kombinacji wartości słowa (tabela 2.2). Tabela 2.2. Kombinacje znaków dla słowa 1-, 2- i 3-bitowego 1 bit 0 1 2 bity 00 01 10 11 3 bity 000 001 010 011 100 101 110 111 Wielokrotności (mnożniki) dla jednostek bit i bajt przedstawiłem w tabeli 2.3. Tabela 2.3. Wielokrotności pojedynczego bitu Wielokrotność kilo = 1024 = 210 mega = 1048576 = 220 giga = 1073741824 = 230 tera = giga * 1024 = 240 bit kb (kilobit) Mb (megabit) Gb (gigabit) Tb (terabit) bajt kB (kilobajt) MB (megabajt) GB (gigabajt) TB (terabajt) Adres sieci w IPv4 składa się z 32 bitów. W celu zachowania przejrzystości zapisu od- dziela się je kropką co osiem znaków. Adres IPv6 oparty jest na 128 bitach, a co za tym idzie, umożliwia przydzielenie znacznie większej liczby adresów. Teoretycznie rzecz uj- mując, IPv4 pozwala na zaadresowanie maksymalnie 4 294 967 296 maszyn (232). Oczy- wiście nie wszystkie kombinacje można wykorzystać, ale jest to temat do osobnych roz- ważań. Analogicznie IPv6 daje 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 różnych kombinacji (2128). Popełniłbym duży błąd, gdybym wspominając o adresach IP, nie podał przykładu prze- liczenia ich z systemu dziesiętnego na binarny. Ta umiejętność zawsze się przyda. Rozwiążmy następujące zadanie dla IPv4: 192.168.171.123. (192)10 = (11000000)2 (168)10 = (10101000)2 32 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka (171)10 = (10101011)2 (123)10 = (01111011)2 Tak więc adres IP 192.168.171.123 w notacji dwójkowej wygląda następująco: 11000000.10101000.10101011.01111011. Przytoczyłem podstawowe informacje na temat natury sygnału cyfrowego oraz sys- temu liczb dwójkowych. Wiedza ta będzie niezbędna podczas dalszych rozważań. Algebra Boole’a W związku z faktem, iż sygnał cyfrowy przyjmuje dwie wartości logiczne, niezbędne jest zapoznanie się z podstawowymi elementami algebry Boole’a. Operuje ona zmiennymi dwuwartościowymi (0 oraz 1). Wynikami jej funkcji (operacji) są zawsze elementy 0 i 1. W logice dodatniej 1 reprezentuje prawdę, natomiast w logice ujemnej — fałsz (tabela 2.4). Tabela 2.4. Wartości logiczne a poziomy LOGIKA Dodatnia Ujemna Poziom L 0 1 Poziom H 1 0 Oto trzy podstawowe operacje boole’owskie (tabela 2.5): (cid:141) suma logiczna: a ∨ b; (cid:141) koniunkcja (iloczyn logiczny): a ^ b; (cid:141) negacja logiczna (dopełnienie): ā. Tabela 2.5. Tabela prawdy Wartość funktora a 0 0 1 1 b 0 1 0 1 a ∨ b a ^ b 0 1 1 1 0 0 0 1 ā 1 1 0 0 Pojedyncze funkcje logiczne realizowane są przez elementy zwane bramkami logicznymi. Jeśli na wejściu bramki OR (suma) pojawi się sygnał 1 i 1, to w wyniku przeprowa- dzonej operacji logicznej na wyjściu uzyskamy wartość 1. Analogicznie odbywa się to w innych bramkach realizujących typowe funkcje. Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 33 Dlaczego umiejętność posługiwania się fundamentalnymi funkcjami logicznymi jest tak ważna? Dysponujemy argumentami logicznymi (0 i 1), za pomocą których możemy określać stany poszczególnych elementów cyfrowych. W teorii wszystkie funkcje logiczne można zrealizować przy użyciu tylko trzech podstawowych operacji: negacji, sumy i iloczynu. Tego się jednak nie praktykuje, gdyż układy logiczne byłyby zbyt rozbudowane, a tym samym — drogie. W praktyce stosuje się „gotowe” elementy z zaimplementowanymi funkcjami podstawowymi oraz operacjami bardziej złożonymi. Obowiązkiem inżyniera jest znać efekt (wynik) zestawienia ze sobą kilku układów cyfrowych. Jednak nie jest to jeszcze pełny obraz zasadności stosowania rachunku zdań. Załóżmy, że mamy system automatycznego wyłączania światła. Czujnik (jako moduł logiczny) podaje sygnał 1 oznaczający, że na dworze jest jasno. Wypadałoby wy- łączyć oświetlenie. Jednak sprawdziliśmy, że nasz automatyczny wyłącznik zareaguje na niski poziom napięcia 0. Musimy zmienić sygnał z 1 na 0. W tym momencie przy- chodzi z pomocą układ dokonujący negacji logicznej. Od razu można sobie wyobrazić kod binarny ramki Ethernet — rozpisanie go na pa- pierze jest wręcz niewykonalne. Z pewnością nie jesteśmy ascetami i nie będziemy się dobrowolnie umartwiać. Rynek oferuje szereg doskonałych urządzeń, które są przeznaczone do ściśle określonych technologii transmisji. Doskonałym przykładem są światłowodowe linie teleinformatyczne. Firmy, dyspo- nując kilkoma włóknami światłowodowymi, potrafią zapewnić dostęp do Internetu oraz łączność głosową między państwami. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu komutacyj- nych układów służących do łączenia i przełączania sygnałów cyfrowych, czyli układów kombinacyjnych. Multiplekser — służy do „złączania” szeregu informacji w jeden sygnał, który będzie przesyłany pojedynczym kanałem transmisyjnym. Demultiplekser — jak łatwo rozszyfrować, pełni funkcję odwrotną do multipleksera. Koder — wywołuje proces formowania informacji do postaci cyfrowej. Proces ten nazywa się kodowaniem. Dekoder — urządzenie to umożliwia odczytanie zakodowanej informacji. Proces kodowania sygnału analogowego nazywamy modulacją, jeżeli nośnikiem in- formacji jest przebieg zmienny (np. sinusoidalny). Demodulacja jest procesem dekodo- wania sygnału dyskretnego. Wprowadzenie do układów cyfrowych Układ cyfrowy jest elementem elektronicznym, który realizuje operacje zgodnie z al- gebrą Boole’a. Procesor jest zaawansowanym układem logicznym. 34 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Na poniższym diagramie (rysunek 2.6) przedstawiam przykładowy system, który wy- korzystuje cyfrowy układ logiczny. Czujnik odbiera sygnał A zawierający informację, iż pada deszcz. Następnie przekazuje dalej parametr B (sygnał analogowy) do układu wejścia, ten zaś przetwarza sygnał analogowy na cyfrowy (A/C) i podaje wartość lo- giczną na wejście układu negocjacyjnego. Układ logiczny podejmuje decyzję (algebra Boole’a). Przetworzony sygnał D jest podawany w postaci logicznej na wyjście ukła- du (E). Układ sterujący wykonuje otrzymaną komendę, np. zamknięcie okien w bu- dynku (F). Rysunek 2.6. Przykładowy system z wykorzystaniem układu logicznego Załóżmy, że układ logiczny realizuje funkcję NOT. Wartość 1 parametru C oznacza wykrycie opadów deszczu; analogicznie 0 określa ich brak. Układ decyzyjny otrzyma wartość 1, która na wyjściu będzie już wynosić 0. Zero dla układu sterującego ozna- cza podjęcie określonego działania. Przełóżmy ten przykład na system wykrywania pożaru. Czujnik odbiera sygnał o za- dymieniu. Układ logiczny otrzymuje bit równy 0. Negocjuje wynik i podaje do układu sterującego wartość 1, która stanowi sygnał do zwolnienia blokady (uruchomienia) systemu gaśniczego. Powyższe dwa przypadki są oczywiście niezmiernie proste, aczkolwiek wystarczające do pokazania możliwości zastosowania układów kombinacyjnych. Na rysunku 2.7 zamieściłem poglądowy schemat przetwarzania sygnałów ciągłych w układach cyfrowych i analogowych. Informacja analogowa przed przetworzeniem w układzie logicznym musi zostać przetworzona na postać cyfrową (przetwornik A/C). Następnie poddawana jest właściwemu przetworzeniu i przywracana do postaci ana- logowej (przetwornik C/A). Rysunek 2.7. Schemat przetwarzania sygnału w układzie a) cyfrowym; b) analogowym Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 35 Układy cyfrowe są monolityczne i realizują jedną funkcję lub więcej. Opisuje się je za pomocą bramek logicznych. Zestawienie elementarnych symboli funktorów zamieściłem na rysunku 2.8. Rysunek 2.8. Symbole podstawowych bramek logicznych Każda bramka realizuje jakąś funkcję. Wynik operacji zależy od kombinacji danych wejściowych. Rezultaty działań ujęte są w tzw. tabeli prawdy dla bramki (zestawienie w tabeli 2.6). Tabela 2.6. Tabela prawdy dla podstawowych operacji logicznych p 0 0 1 1 q 0 1 0 1 NOT p 1 1 0 0 NOT q 1 0 1 0 p AND q 0 0 0 1 p OR q 0 1 1 1 p NAND q 1 1 1 0 p NOR q 1 0 0 0 p XOR q 0 1 1 0 Poniższy diagram (rysunek 2.9) to przykładowy układ logiczny zbudowany w oparciu o pięć bramek. Do układu dociera kombinacja pięciu różnych parametrów wejścio- wych. Na tej podstawie zostaje wynegocjowany stan logiczny na wyjściu układu. 36 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Rysunek 2.9. Przykładowy układ cyfrowy W tym rozdziale dowiedzieliście się, jakimi cechami charakteryzuje się sygnał analo- gowy i cyfrowy. Przytoczyłem także podstawowe informacje dotyczące przekształcania sygnału A/C. Powinniście posiąść już umiejętność identyfikacji bitu (impulsu) oraz przeliczania liczb systemu dziesiętnego na dwójkowy. Poznaliście podstawy algebry Boole’a, układów logicznych i techniki cyfrowej. Ta mi- nimalna wiedza jest niezbędna do dalszego zgłębiania tajników systemu okablowania strukturalnego. Wiecie już, że sieć może być przyczyną błędnego zinterpretowania stanu bitu. Jeżeli nadajnik wyśle wartość 0, a odbiornik zaklasyfikuje ją jako 1, powstanie błąd logiczny. W takim przypadku na wejściach układów cyfrowych pojawi się zafałszowany para- metr sterujący. Skutkować to będzie złym wynikiem na wyjściu układu. Projektując sieci teleinformatyczne, nie musicie być ekspertami z dziedziny budowy cyfrowych układów urządzeń elektronicznych. Nad tym pieczę mają inżynierowie pracu- jący przy budowie takowego sprzętu. Jednak nie jesteście całkowicie zwolnieni z po- siadania elementarnej wiedzy w tej materii. Podczas pracy zawodowej będziecie mieli styczność z różnymi systemami. Może się zdarzyć, iż w sieci będą pracować urzą- dzenia (maszyny) sterowane cyfrowo. Skutki wykonania błędnego polecenia (nieza- mierzonego przez operatora) mogą być tragiczne. Wcześniej wspomniałem o złym wyni- ku na wyjściu układu cyfrowego, który w naszym przykładzie może być komendą wejściową dla maszyny. Oczywiście problem jest o wiele bardziej skomplikowany, a w dodatku można go rozwiązywać w oparciu o rachunek prawdopodobieństwa, wyliczając szansę wy- stąpienia akurat takiej kombinacji sygnałów, która będzie zgodna z jakimś polece- niem. W innym przypadku urządzenie powinno zgłosić błąd sterowania. Dywagacje teo- retyczne warto odłożyć na bok. Wypadki z natury są niezamierzone. Często ich przyczyną jest splot różnych okoliczności. Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 37 Każda dodatkowa wiedza pozwala oddalić od systemu potencjalne zagrożenie dla środowiska pracy i przetwarzanych danych. W dalszej części książki napiszę, jak zabezpieczyć urządzenia oraz system okablowa- nia strukturalnego przed czynnikami wpływającymi negatywnie na jakość oraz spój- ność i ciągłość sygnału. Kable miedziane Kable miedziane dzielą się na dwie podstawowe grupy: (cid:141) kable koncentryczne, (cid:141) kable skręcane (czteroparowe lub wieloparowe). Kable koncentryczne Kable te praktycznie wyszły już z użycia w sieciach teleinformatycznych. Przedsta- wię jednak ich krótką charakterystykę ze względu na to, iż podczas prac administra- cyjnych gdzieś jeszcze możemy się na nie natknąć. Jeśli staniemy oko w oko z siecią opartą na przewodach BNC, należy zastosować procedurę awaryjną — uciekamy! Oczywiście żartowałem. Ta archaiczna dziś tech- nologia w przeszłości stanowiła podstawę większości sieci komputerowych. Z takim kablem możemy się jeszcze czasem spotkać w sieciach osiedlowych. Często za jego pomocą wykonywano „przerzutki” na sąsiedni blok. Z powodzeniem jest także stosowany w sieciach telewizji kablowych. Na rysunku 2.10 przedstawiam klasyczną budowę przewodu BNC. Rysunek 2.10. Kabel koncentryczny — budowa Przewód koncentryczny obsługuje dwie technologie Ethernet: (cid:141) 10Base-2 („cienki” Ethernet) — grubość kabla ¼″. (cid:141) 10Base-5 („gruby” Ethernet) — grubość przewodu ½″. 38 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Kabel koncentryczny ma impedancję falową o wartości 50 Ω, dlatego też sztuczne obciążenie (terminator) zamykające magistralę także powinno mieć rezystancję 50 Ω. Terminatory winny być też uziemione — do tego celu służą specjalne łańcuszki. Sieci wykonywane przy wykorzystaniu kabla koncentrycznego funkcjonują w topologii magistrali. Stacje przyłączane są do sieci za pomocą trójnika. Jest to element, który ma trzy końcówki BNC. Jedną podłączamy do karty sieciowej, natomiast do drugiej i trzeciej podłączamy lewy i prawy segment sieci. Kabel koncentryczny ma kilka podstawowych wad. Oto one: (cid:141) Słaba skalowalność — jeżeli chcemy podłączyć nową stację, jesteśmy zmuszeni przeciąć segment, aby zaimplementować dodatkowy trójnik. (cid:141) Ograniczenie szybkości transmisji do 10 Mb/s. (cid:141) W przypadku uszkodzenia kabla zazwyczaj unieruchomiony jest cały segment (domena kolizji). Pewną zaletą jest natomiast możliwość instalacji dość długich segmentów. W przypadku „cienkiego” Ethernetu jest to 185 m, a „grubego” — 500 m. Kable UTP Kable UTP (ang. Unshielded Twisted Pair) stanowią najpopularniejszy środek trans- misji danych w sieciach LAN. Jak wcześniej wspomniałem, w wyniku standaryzacji tego typu przewody obsługują całą gamę systemów teleinformatycznych — są to kable uniwersalne. Najczęściej służą do budowy okablowania poziomego. Popularna skręt- ka zawdzięcza swą nazwę splotowi norweskiemu, w którym żyła nadrzędna i podrzędna skręcone są ze sobą wokół wspólnej osi (rysunek 2.11). Rysunek 2.11. Splot dwóch żył kabla UTP (Molex) Przewody UTP zostały sklasyfikowane według kategorii. W standardzie ISO podziału dokonano za pomocą liter (A, B, C, D, E, F), a standard EIA/TIA klasyfikuje wydajność przy użyciu cyfr (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). Więcej informacji o normach dotyczących kabli oraz całego systemu okablowania umieściłem w rozdziale poświęconym tej tematyce. Pojęcia klasy i kategorii nie są równoznaczne. Pojęcie kategorii (np. 5., 6., 7.) odnosi się do pojedynczego elementu sieci pasywnej (kabla, gniazda, złącza, krosownicy itd.), natomiast klasa tyczy się całej sieci strukturalnej, która jest rozpatrywana pod wzglę- dem wymogów aplikacji. Tak więc stosując elementy kategorii 5., możemy osiągnąć klasę D dla całego systemu, ale nie musimy. W „źle” wykonanej instalacji istnieje praw- dopodobieństwo, iż nie osiągniemy wymogów norm dotyczących interesującej nas Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 39 klasy. Przyczyn takiego stanu rzeczy może być wiele, począwszy od złego projektu i doboru niskiej jakości elementów, a skończywszy na nieprecyzyjnym i wadliwym wykonaniu systemu okablowania. Z uwagi na fakt, iż w środowisku inżynierskim powszechnie stosuje się nomenklaturę EIA/TIA, właśnie ona będzie nadawała ton dalszemu opisowi. Kategoria kabla określa jego parametry, a tym samym wydajność (tabela 2.7). Tabela 2.7. Klasy kabli UTP Kategoria ISO EIA/TIA Opis 1 2 3 4 5 5e 6 7 C D D+ E F Kabel przeznaczony do systemów telefonicznych. Nie wykorzystujemy go do transmisji danych. Dwie pary przewodów; maksymalna częstotliwość 4 MHz (modem, głos). Maksymalna częstotliwość 10 MHz. Przewód składa się z czterech par skręconych ze sobą żył. Cztery pary żył. Częstotliwość do 16 MHz. Cztery pary przewodów. Transmisja do 100 MHz. Ulepszona kategoria 5. Gwarantuje transmisję z szybkością 1000 Mb/s. Częstotliwość do 250 MHz. Częstotliwość do 600 MHz Przykładowy standard PPP 10Base-T 100Base-TX 1000Base-T 1000Base-T 1000Base-T W celu zachowania przejrzystości postanowiłem w tym rozdziale wymienić tylko kategorie kabli skręcanych. Szczegółowe opisy i parametry przewodów umieściłem w rozdziale poświęconym normom okablowania strukturalnego. Instytucje standary- zujące publikują biuletyny, na których podstawie producenci okablowania i sprzętu pro- jektują swoje produkty. Innymi słowy, dokonując zakupu potrzebnych elementów, musi- my zwrócić uwagę na ich kategorię, np. 5. według EIA/TIA. Decydując się na standard sieci LAN, automatycznie mamy określoną minimalną kategorię kabla UTP lub rodzaj światłowodu. Cała sztuka polega na tym, aby zastosować przewód obsługujący za- równo obecną technologię, jak i przyszłą. Najbezpieczniej będzie zapomnieć o posłu- giwaniu się przewodami kategorii niższej niż 6.! Zagwarantuje to bezpieczną migra- cję ze standardu 100Base-TX do 1000Base-T. Całkiem przyjemnie będzie wymienić tylko karty sieciowe i urządzenia aktywne, zamiast dodatkowo wyrywać przewody ze ścian. Inwestorom z reguły zależy na redukcji kosztów, a projektanci i instalatorzy, gdy chcą być konkurencyjni na rynku, muszą również przestrzegać powyższej zasady — minimum stanowi kategoria 6. Zagwarantuje to spójność danych i integralność całego systemu. Kładąc na szale wady i zalety stosowania przewodów UTP co najmniej kategorii 6., robimy to tylko w celach informacyjnych. Warto mieć świadomość, jakimi atutami (możliwościami) dysponujemy, a co nas ogranicza. 40 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Oto zalety UTP kategorii 6.: (cid:141) Skrętka 5e jest stosunkowo ekonomicznym medium. (cid:141) Nie przysparza trudności podczas dołączania terminatorów (o ile umie się to poprawnie zrobić, co nie jest zbyt skomplikowane). (cid:141) Obsługuje wiele standardów sieciowych (Ethernet, ATM, FDDI). (cid:141) Umożliwia transmisję do 1000 Mb/s. Do wad skrętki można zaliczyć: (cid:141) podatność na uszkodzenia mechaniczne, szczególnie na zgniecenie np. przez nieuważną, aczkolwiek zgrabną panią sekretarkę, (cid:141) ograniczenie segmentu sieci do 100 m, (cid:141) słabą odporność na zakłócenia przewodów nieekranowanych. Praktyczne podejście do przewodów UTP Przewody skręcane dzielimy na ekranowane i nieekranowane. W zależności od tego, w jakim środowisku przyjdzie funkcjonować wdrażanej instalacji, wybieramy sto- sowny kabel. Norma ISO/IEC 11801 w wydaniu drugim z 2002 roku reguluje zasady nazewnictwa kabli instalacyjnych. W tabeli 2.8 przedstawiam zestawienie nowej oraz starej nomen- klatury. Pierwszy parametr określa ekranowanie między żyłami a izolacją, natomiast drugi dotyczy ekranu na pojedynczej parze (rysunek 2.12). Na rysunku 2.13 przed- stawiłem porównanie czterech typów kabli instalacyjnych. Rysunek 2.12. Nowe nazewnictwo kabli instalacyjnych Tabela 2.8. Nowe nazwy przewodów instalacyjnych Stara nazwa UTP FTP, STP S-FTP, STP S-STP Nowa nazwa U/UTP F/UTP SF/UTP S/FTP Kategoria kabla 5, 5e, 6 5, 5e, 6 5, 5e, 6 6, 7 Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 41 Rysunek 2.13. Porównanie kabli miedzianych Zwykły kabel U/UTP składa się z czterech par przewodów umieszczonych we wspól- nej izolacji (rysunek 2.14). Rysunek 2.14. Kabel typu U/UTP Skrętka F/UTP dodatkowo zabezpieczona jest folią aluminiową ekranującą (chroniącą) wszystkie żyły w kablu (rysunek 2.15). Rysunek 2.15. Kabel typu F/UTP Skrętka S/FTP oprócz folii ekranującej poszczególne pary wyposażona jest dodatko- wo w oplot miedziany, który znajduje się bezpośrednio pod izolacją zewnętrzną (ry- sunek 2.16). Przewód SF/UTP chroni i ekranuje żyły kabla poprzez cztery warstwy: izolację ze- wnętrzną, folię ekranującą, oplot miedziany oraz folię poliestrową (rysunek 2.17). 42 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Rysunek 2.16. Kabel typu S/FTP Rysunek 2.17. Kabel typu SF/UTP Kabel U/FTP cechuje się osobnym ekranowaniem poszczególnych par (rysunek 2.18). Rysunek 2.18. Kabel typu U/FTP Na rysunku 2.19 przedstawiam przewód U/UTP z widocznym oznaczeniem produ- centa i wyrażonej w metrach odległości od początku szpuli. Na rysunku 2.20 doskonale widać ekran (folię) wychodzący spod zewnętrznej izolacji przewodu F/UTP. Analogiczną sytuację dla kabla SF/UTP można zobaczyć na ry- sunku 2.21. Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 43 Rysunek 2.19. Kabel U/UTP (Legrand) Rysunek 2.20. Kabel F/UTP (Legrand) Rysunek 2.21. Kabel SF/UTP(Legrand) Bardzo ważną kwestią jest sprawdzenie, czy kable są niepalne i wolne od halogenków (niewydzielające ich). Powłoki przewodów typu LS (ang. Low Smoke) wydzielają minimalną ilość dymu. Uzyskujemy przez to około 90 widoczności w trakcie poża- ru. Ma to zasadnicze znaczenie podczas akcji ewakuacyjnej i ratowniczej, gdyż trakty komunikacyjne (droga ucieczki) są widoczne (niskie zadymienie). W przypadku po- włoki z PVC widoczność ograniczona jest do 10 , co znacznie utrudnia poruszanie się w ciągach komunikacyjnych. Dodatkowo substancje wydzielane w trakcie spalania są szkodliwe dla organizmu. Wielkim zagrożeniem w przypadku PVC jest możliwość przeniesienia się pożaru na inne kondygnacje poprzez przepusty w stropach i ścianach. Tabela 2.9 to zestawienie popularnych kabli instalacyjnych uwzględniające rodzaj dostępnych powłok. 44 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Tabela 2.9. Zestawienie popularnych kabli instalacyjnych Typ kabla Kat. 5e U/UTP Kat. 6 U/UTP Kat. 6 U/FTP Kat. 5e F/UTP Kat. 5e SF/UTP Kat. 6 S/FTP Kat. 7 S/FTP Powłoka kabla PVC i LS0H PVC i LS0H LSFR0H PVC i LS0H PVC i LSFR0H LS0H LSFR0H Popularne długości 500 m szpula, 305 m karton 500 m szpula 500 m szpula 500 m szpula, 305 m karton 500 m szpula 500 m szpula 500 m szpula Kable z powłoką LS0H spełniają wymagania ochrony przeciwpożarowej. Mogą — a w zasadzie powinny — być stosowane wewnątrz budynków. Wyróżniamy następujące powłoki typu LS: LS0H (ang. Low Smoke Zero Halogen) oraz LSFR0H (ang. Low Smoke Fire-Resistant Zero Halogen). Ten pierwszy rodzaj podczas spalania nie wydziela dymu ani trujących halogenków. Powłoka typu LSFR0H dodatkowo posiada właściwości samogasnące — po zniknięciu źródła ognia przewód przestaje się palić. Tabela 2.10 jest zestawieniem rodzajów powłok oraz norm, jakie powinny spełniać. Tabela 2.10. Powłoki przewodów a normy Powłoka PVC LS0H LSFR0H Norma IEC 60332-1 (ang. flame-retardant) IEC 601034 (ang. low smoke) IEC 60332-1 (ang. flame-retardant) EC 60754-1 (ang. halogen-free) IEC 601034 (ang. low smoke) IEC 60332-3c (ang. flame-retardant) IEC 60754-1 (ang. halogen-free) Dokonując zakupu kabla UTP, należy zwrócić uwagę na kilka niżej wymienionych elementów. (cid:141) Parametry elektryczne: rezystancja, np. podawana w Ω/km, oraz propagacja. (cid:141) Parametry mechaniczne: liczba par, średnica przewodnika, średnica przewodnika w izolacji, zewnętrzna średnica kabla, rodzaj powłoki, dopuszczalny promień zgięcia, waga wraz z opakowaniem. (cid:141) Parametry transmisyjne: NEXT, PS NEXT, FEXT, ELFEXT, ACR, Return Loss, częstotliwość kabla oraz maksymalne tłumienie. Oto krótki opis parametrów transmisyjnych. Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 45 Return Loss to straty odbiciowe. Parametr ten definiuje stosunek mocy sygnału wprowa- dzanego do medium (toru) transmisyjnego do mocy sygnału odbitego. Sygnał odbity (echo) powstaje na skutek niedopasowania impedancji lub nieregularności w łączu (wady wtyczek i gniazd). Jest to bardzo ważny parametr, który określa poziom szkodliwej fali zwrotnej. ACR (ang. Attenuation to Crosstalk Ratio) to parametr wyliczany, który pośrednio określa jakość kabla. Jeżeli ACR jest mniejsze od 0, odbiornik zinterpretuje szum ja- ko sygnał użyteczny. Transmisja nie zostanie zdekodowana. Częstotliwość kabla (ang. frequency) to parametr wyrażany w MHz. Maksymalne tłumienie (ang. max. attenuation) — wartość wyrażana w dB/100 m. NEXT (ang. Near-End Crosstalk) jest to przesłuch zbliżny między dwoma parami skrętek znajdującymi się w tym samym kablu. Określa on różnicę mocy sygnału nadawanego w parze zakłócającej i sygnału powstałego w parze zakłócanej. Pomiar NEXT jest dokonywany po stronie nadajnika w torze transmisyjnym. Parametr ten mierzony jest w decybelach (dB). PS NEXT (ang. Power Sum NEXT) to parametr określający przesłuch NEXT sku- mulowany (indukowany) w jednej parze, odzwierciedlający wpływ na nią sumy sy- gnału trzech pozostałych par skrętek. FEXT (ang. Far-End Crosstalk) to przesłuch zdalny. Pomiaru tego parametru doko- nuje się na końcu linii transmisyjnej, przy odbiorniku. Jego wartość jest zależna od tłumienia — długości toru. ELFEXT (ang. Equal-Level Far End Crosstalk) to różnica między wartością FEXT a wartością tłumienia dla określonego toru transmisyjnego. Nie zależy od długości linii. Nierozerwalnie z kablami UTP wiążą się terminy sekwencji i polaryzacji. Sekwencja oznacza porządek żył kabla, a polaryzacja definiuje kształt gniazd i wtyczek. Więcej informacji na ten temat znajduje się w rozdziale 3. Uziemienie przewodów ekranowanych jest niezbędnym warunkiem skutecznego wykonania okablowania F/UTP. Ekran kabla wychwytuje wszelkie zakłócenia na- pływające z zewnątrz. W przypadku braku uziemienia nie odprowadzi ich do poten- cjału (ziemi). Nieprawidłowe uziemienie będzie źródłem prądu wyrównawczego, który popłynie przez ekran. Wtedy wydajność kabla F/UTP może spaść poniżej po- ziomu przewodu U/UTP. Dlatego też wymagana jest częsta konserwacja punktów uziemienia (dla sygnału cyfrowego są to maksymalnie trzy punkty na jedną linię transmisyjną), gdyż na łączach mechanicznych może wystąpić zjawisko korozji galwanicznej (w miejscach połączenia różnych metali). 46 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Światłowody Gratuluję zainteresowania tym niezmiernie ciekawym i wdzięcznym medium. Świa- tłowody (ang. Fiber Optic Cable) stanowią przyszłość teleinformatyki i nikt nie ne- guje konieczności migracji w tym kierunku. Być może wkrótce kable światłowodowe zastąpią większość kabli miedzianych w infrastrukturach informatycznych. Dlaczego światłowód? Do najczęściej wymienianych powodów możemy zaliczyć: (cid:141) dużą przepustowość; (cid:141) odporność na zakłócenia (elektromagnetyczne); (cid:141) bezpieczeństwo sygnału (stosunkowo trudno „podsłuchać” dane przesyłane światłowodem); (cid:141) większą długość segmentów sieci (lub odległość między wzmacniaczami); jest to wynikiem dużo niższego poziomu tłumienia w porównaniu z kablami UTP; (cid:141) bezpieczeństwo przyszłego rozwoju sieci; (cid:141) obsługę wielu technologii transmisji; (cid:141) brak iskrzeń i zwarć; (cid:141) niezawodność; (cid:141) relatywnie małe wymiary i masę; (cid:141) skalowalność. W tabeli 2.11 zawarłem typowe długości linii transmisyjnych w zależności od zasto- sowanego medium bez konieczności wzmacniania sygnału. Zestawione wartości są odbiciem zaleceń instalacyjnych firmy Molex Premise Networks®. Tabela 2.11. Odległości między wzmacniaczami Medium Przewód miedziany Kabel światłowodowy MM (850 nm) Kabel światłowodowy MM (1300 nm) Kabel światłowodowy SM (1310 nm) Kabel światłowodowy SM (1550 nm) Odległość bez wzmacniania sygnału 1,1 km 12 – 15 km 25 – 35 km 50 – 80 km 150 – 2500 km Żeby zrozumieć sens i zasadę działania owego medium, musimy przypomnieć sobie kilka podstawowych praw fizyki. Jak wiadomo, włókna kabli światłowodowych przenoszą wyższe częstotliwości spek- trum elektromagnetycznego, czyli światło. Stąd pochodzi ich nazwa — kable świa- tłowodowe. Dzięki temu zapewniana jest największa szybkość transmisji. Odbywa się ona za pomocą „sygnału świetlnego”, który propagowany jest we włóknach światłowodu. Jednak zanim trafi on do takiego kanału, musi zostać zamieniony z postaci elektrycznej Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 47 w impuls świetlny. Dokonuje tego nadajnik (ang. optical transmitter). Po dotarciu do celu impuls jest odbierany przez odbiornik (ang. optical receiver) i przekształcany na sygnał elektryczny. Propagacja sygnału (rozchodzenie się) oparta jest na prawie załamania (odbicia). Zjawisko całkowitego odbicia wewnętrznego stanowi klucz do zrozumienia zasady działania światłowodu. Polega ono na całkowitym (wewnętrznym dla włókna) odbiciu promienia świetlnego. Jest to możliwe przy zastosowaniu odpowiedniego kąta α „wejścia” im- pulsu do włókna. Zjawisko odbicia zachodzi na granicy dwóch środowisk o różnym współczynniku załamania n (rysunek 2.22). Rysunek 2.22. Zjawisko odbicia Proces transmisji przez światłowód rozpoczyna się od prawidłowego „wstrzelenia” impulsu (pod odpowiednim kątem). Następnie promień „wędruje” aż do napotkania na swojej drodze środowiska o innym współczynniku załamania (płaszcz włókna, n2). Odbija się od niego i pokonuje drogę wewnątrz włókna aż do napotkania ponownie innego środowiska. Cała transmisja polega na nieustannym (wewnętrznym) odbijaniu się impulsu, dopóki nie osiągnie on celu (rysunek 2.23). Rysunek 2.23. Zasada działania światłowodu Kąt krytyczny α jest minimalnym kątem między nakreśloną linią prostopadłą do po- wierzchni ośrodka a promieniem padającym, przy którym zachodzi jeszcze zjawisko całkowitego odbicia — jest to apertura numeryczna. Indeks skoku (kroku) określa długość odcinka światłowodu, jaką przebywa impuls bez odbicia wewnętrznego. Rysunek 2.24 to ilustracja zasady działania światłowodu wielomodowego. Parametr α określa maksymalny kąt, pod którym można wprowadzić światło przy jednoczesnym zachowaniu całkowitego odbicia wewnętrznego. Po przekroczeniu tej wartości włókno nie spełni swojej roli. Nastąpi zjawisko nazywane w fizyce odbiciem, czyli nagłą zmianą kierunku rozchodzenia się fali na granicy dwóch ośrodków, tak iż pozostaje ona wewnątrz ośrodka (włókna), w którym się rozchodzi. Światłowody często nazy- wane są falowodami. 48 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Rysunek 2.24. Zasada działania włókna wielomodowego Najważniejszym elementem systemu światłowodowej transmisji danych jest źródło sygnału (światła). W systemach falowodowych najczęściej wykorzystuje się diody la- serowe (ang. Laser Diode — LD) oraz diody elektroluminescencyjne (ang. Light Emitted Diode — LED). Spośród tej drugiej grupy praktycznie stosowane są trzy ro- dzaje diod: powierzchniowa, krawędziowa oraz superluminescencyjna. W podstawowej komunikacji optycznej powszechnie wykorzystuje się niewidzialne promieniowanie fal podczerwieni (IR). Zakres ten znajduje się bezpośrednio poniżej częstotliwości światła widzialnego. Są to kolejne okna optyczne: (cid:141) I okno: 850 nm, (cid:141) II okno: 1310 nm, (cid:141) III okno: 1550 nm, (cid:141) IV okno: 1625 nm. Światło widzialne o długości od 770 nm (czerwone) do 330 nm (niebieskie) nie jest wykorzystywane ze względu na łatwość interferencji z widmem promieniowania sło- necznego. Wprowadzając sygnał do światłowodu, należy upewnić się, czy połączenie (styk) źródła z włóknem umożliwia całkowite wewnętrzne odbicie światła (apertura numeryczna). W transmisji światłowodowej oprócz generatora optycznego i medium niezbędny jest także detektor sygnału (światła). Jako fotodetektor standardowo stosuje się fotodiodę PIN (ang. Positive Intrinics Negative) lub fotodiodę lawinową APD (ang. Avalanche Photodiode). Rysunek 2.25 stanowi ilustrację zasady działania transmisji światłowodowej w oparciu o te trzy podstawowe elementy. Rysunek 2.25. Układ nadawczo-odbiorczy w systemie komunikacji światłowodowej Największym problemem związanym z kablami światłowodowymi jest zjawisko dys- persji. Mówiąc w poważnym uproszczeniu, polega ono na zniekształceniu (spłaszcze- niu) sygnału na wyjściu światłowodu. Powoduje to ograniczenie długości segmentu w technologii Ethernet do 5 km — technologia 100Base-LX (Full-Duplex). Wyróż- niamy trzy rodzaje dyspersji. Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 49 (cid:141) Dyspersja modowa — przyczyną jej powstawania jest różnica w kątach, pod jakimi wprowadzamy impuls do włókna, przez co światło pokonuje różną drogę w rdzeniu i zmienia się czas jego przejścia. (cid:141) Dyspersja chromatyczna — światło jest falą; jeżeli do jego wygenerowania używamy np. diody LED (a nie monochromatycznego źródła światła), może zajść zjawisko poszerzenia sygnału. Światło o różnej długości fali przebędzie włókno z różną prędkością. (cid:141) Dyspersja falowodowa — wynika ona z niecałkowitego odbicia wewnętrznego. Część fali przenika wówczas do osłony włókna światłowodowego. Budowa światłowodu Wiemy już, że światłowody wykorzystują zjawisko całkowitego odbicia wewnętrznego. Jesteśmy także świadomi tego, iż sygnałem jest fala (impuls świetlny). Te dwie ele- mentarne informacje otwierają drogę do teorii światłowodów. Kabel światłowodowy ma kształt najczęściej cylindryczny (owalny). Zwany jest cza- sami falowodem — oczywiście nazwa ta jest w pełni uzasadniona. Połączenie świa- tłowodowe ustanawiane jest za pomocą dwóch włókien: jedno służy do nadawania, a drugie — do odbierania. W związku z tym każdy przewód musi zawierać co naj- mniej dwa włókna, jednak ze względów praktycznych najczęściej stosuje się przewody wielowłóknowe. Są one pokrywane płaszczem (osłonką), a dodatkowo wszystkie po- jedyncze włókna są „zapakowane” w jedną tubę — razem tworzy to jeden przewód. Samo włókno składa się z trzech głównych elementów: płaszcza, rdzenia i bufora (ry- sunek 2.26). Rdzeń stanowi właściwe środowisko dla biegu światła. Na granicy dwóch ośrodków (rdzeń-płaszcz) zachodzi zjawisko odbicia promienia. Płaszcz ma niższy współczynnik załamania światła niż rdzeń. Rola bufora ogranicza się do zapewnienia fizycznego bezpieczeństwa włókna oraz nadania mu lekkiej elastyczności. Rysunek 2.26. Budowa światłowodu Promień świetlny wstrzelony do rdzenia pod odpowiednim kątem nazywany jest mo- dem światłowodowym. Źródłem światła mogą być diody LED lub laserowe. Jako detektory (odbiorniki) stosuje się fotodiody półprzewodnikowe, które zamieniają sy- gnał świetlny na elektryczny. 50 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Włókno światłowodowe najczęściej wykonuje się z: (cid:141) dwutlenku krzemu (SiO2) — kwarcu; (cid:141) plastiku; (cid:141) polimetakrylanu akrylu (PMMA); (cid:141) polistyrenu (PS); (cid:141) poliwęglanu (PC). Warstwy ochronne włókien wykonuje się z polichlorku winylu (PVC) lub polietylenu (PE). Klasyfikacja światłowodów W praktyce można wyróżnić dwa podziały kabli światłowodowych: (cid:141) ze względu na liczbę modów (jednomodowe i wielomodowe); (cid:141) ze względu na rodzaj tuby (osłony zewnętrznej przewodu). Oba powyższe podziały są niezależne i stosowane na różnych etapach projektowania. Światłowód jednomodowy (ang. Single Mode — SM), jak sama nazwa wskazuje, przystosowany jest do przesyłania w rdzeniu pojedynczego modu (promienia). Śred- nica rdzenia zawiera się w wąskim przedziale 8 – 9 µm, natomiast sam przewód ma standardową średnicę 125 µm (rysunek 2.27). Rysunek 2.27. Porównanie konstrukcji światłowodu jednomodowego i wielomodowego Oto zalety światłowodu jednomodowego: (cid:141) Przesyłanie jednego modu ogranicza zjawisko dyspersji. (cid:141) Pozwala on na tworzenie bardzo długich odcinków bez wzmacniania sygnału (nawet do 150 km). (cid:141) Posiada szerokie pasmo przenoszenia i niską tłumienność. Rozdział 2. ♦ Przewodowe media transmisyjne 51 Światłowody wielomodowe (ang. Multi Mode — MM) przeznaczone są do wprowa- dzania światła pod różnymi kątami, dlatego też rdzeń włókna ma zwiększoną średni- cę: 50, 62,5 lub 100 µm. Najpopularniejsze są światłowody 62,5/125 µm, gdzie 125 określa średnicę płaszcza (rysunek 2.27). Najczęściej wykorzystywanymi światłowodami wielomodowymi są włókna gradientowe. Dzięki zastosowaniu specjalnych domieszek uzyskano w nich optymalne warunki transmisji (współczynnik załamania). Konstrukcja wielomodowa pozwala na przesyłanie kilku pakietów danych — wiązek światła (rysunek 2.28). W wyniku takiej funkcjonalności łączna przepustowość traktu znacznie wzrasta, jednak nie odbywa się to bez poniesienia dodatkowych kosztów. Przesyłanie kilku promieni (modów) jednocześnie przyczynia się w dużym stopniu do rozmycia impulsu na wyjściu. Jest to główna przyczyna ograniczenia odległości, na jaką można przesyłać dane w takim światłowodzie. Rysunek 2.28. Dwa rodzaje włókien: a) jednomodowe, b) wielomodowe W celu zgłębienia tajników optycznej transmisji danych należy odwołać się do dys- cypliny szczegółowej, jaką jest optyka telekomunikacyjna. Dla naszych potrzeb wy- starczająca jest wiedza z zakresu podstawowej budowy światłowodu oraz „wpuszczania” impulsu do włókna. W tabeli 2.12 zawarłem zestawienie kategorii włókien światłowodowych przy uwzględnieniu ich rodzaju oraz źródła światła. Kable w luźnej tubie (ang. Loose Tube Cable) konstrukcyjnie charakteryzują się za- wartością żelu wewnątrz tuby okalającej włókna (rysunek 2.29). Zabieg ten chroni światłowód przed naprężeniami, wilgocią oraz wahaniem temperatur. Kable te stosuje się zazwyczaj na zewnątrz budynków z uwagi na ich lepszą odporność na działanie warunków atmosferycznych — szczególnie chodzi o zjawisko wydłużania i skracania kabla w wyniku oddziaływania temperatury bez negatywnego wpływu na włókna. 52 Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka Tabela 2.12. Klasyfikacja włókien światłowodowych Rodzaj włókna 62,5/125 μm 62,5/125 μm optymalizowany pod laser 50/125 μm 50/125 μm optymalizowany pod laser 50/125 μm optymalizowany pod laser 50/125 μm optymalizowany pod laser (światło VCSEL) 9/125 μm Kategoria włókna Wielomodowe OM1 OM1 PLUS OM2 OM2 PLUS OM3 OM3 PLUS Jednomodowe OS1 Rysunek 2.29. Kable o konstrukcji luźnej i ścisłej tuby Kable światłowodowe o konstrukcji ścisłej tuby (ang. Tight Buffered Cable) stosuje się wewnątrz budynków. Z uwagi na ten fakt powinny one ściśle spełniać normy prze- ciwpożarowe dotyczące palności i wydzielania dymu — muszą uzyskać status LSZH (ang. Low Smoke Zero Halogen). Bezpośrednio na takim kablu zakłada się złącza światłowodowe (ST, SC i inne). Aby zakończyć włókno w kablu o luźnej tubie, nale- ży najpierw wykorzystać zestaw przejściowy luźna/ścisła tuba, a następnie przystąpić do montowania końcówki. Kable występują także w wersjach SIMPLEX (pojedynczej) i DUPLEX (podwój
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Okablowanie strukturalne sieci. Teoria i praktyka. Wydanie III
Autor:

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: