Sieci komputerowe Media

---

Okablowanie strukturalne

---

Rodzaje kabli sieciowych

---

Skrętka ekranowana

---

STP (ang. Shielded Twisted Pair) – skrętka ekranowana – klasyczne miedziane medium transportowe sieci komputerowej, wykonane z dwóch skręconych przewodów wraz z ekranem w postaci oplotu. Para ekranowana jest bardziej odporna na zakłócenia impulsowe oraz szkodliwe przesłuchy niż skrętka UTP.

Skrętka foliowana

---

FTP (ang. Foiled Twisted Pair) – skrętka foliowana – skrętka miedziana ekranowana za pomocą folii wraz z przewodem uziemiającym. Przeznaczona jest głównie do budowy sieci komputerowych (Ethernet, Token Ring) o długości nawet kilku kilometrów. Stosowana ostatnio również na krótszych dystansach w sieciach standardu Gigabit Ethernet (1 Gb/s) z wykorzystaniem wszystkich czterech par okablowania miedzianego kat. 5.


Skrętka nieekranowana

---

F-FTP – każda para przewodów otoczona jest osobnym ekranem z folii, cały kabel jest również pokryty folią, S-FTP – każda para przewodów otoczona jest osobnym ekranem z folii, cały kabel pokryty jest oplotem, S-STP – każda para przewodów otoczona jest osobnym ekranem (oplotem), cały kabel pokryty jest oplotem.

kategoria 1 – tradycyjna nieekranowana skrętka telefoniczna przeznaczona do przesyłania głosu, nie przystosowana do transmisji danych kategoria 2 – nieekranowana skrętka, szybkość transmisji do 4 MHz. Kabel ma 2 pary skręconych przewodów kategoria 3 – skrętka o szybkości transmisji do 10 MHz, stos. w sieciach Token Ring (4 Mb/s) oraz Ethernet 10Base-T (10 Mb/s). Kabel zawiera 4 pary skręconych przewodów kategoria 4 – skrętka działająca z szybkością do 16 MHz. Kabel zbudowany jest z czterech par przewodów kategoria 5 – skrętka z dopasowaniem rezystancyjnym pozwalająca na transmisję danych z szybkością 100 MHz pod warunkiem poprawnej instalacji kabla (zgodnie z wymaganiami okablowania strukturalnego) na odległość do 100 m kategoria 5e – (enchanced) – ulepszona wersja kabla kategorii 5. Jest zalecana do stosowana w przypadku nowych instalacji kategoria 6 – skrętka umożliwiająca transmisję z częstotliwością do 200 MHz. Kategoria ta obecnie nie jest jeszcze zatwierdzona jako standard, ale prace w tym kierunku trwają kategoria 7 – kabel o przepływności do 600 MHz. Będzie wymagać już stosowania nowego typu złączy w miejsce RJ-45 oraz kabli każdą parą ekranowaną oddzielnie. Obecnie nie istnieje.

Powszechnie stosuje się dwa rodzaje kabli koncentrycznych – o impedancji falowej 50 i 75 Ohm, przy czym te pierwsze stosuje się m.in. w sieciach komputerowych. Zastosowanie znalazły dwa rodzaje kabli koncentrycznych: Cienki Ethernet (Thin Ethernet) – (sieć typu 10Base-2) – kabel RG-58 o średnicy ¼” i dopuszczalnej długości segmentu sieci wynoszącej 185 m. Stosowany nadal zwłaszcza tam, gdzie istnieje potrzeba połączenia na odległość większą niż 100 m. Gruby Ethernet (Thick Ethernet) – (sieć typu 10Base-5) – kable RG-8 i RG-11 o średnicy ½” i dopuszczalnej długości segmentu wynoszącej 500 m. Nie stosowany obecnie, lecz można go spotkać jeszcze w bardzo starych sieciach. Oba kable mają impedancję falową 50 Ohm. Należy dodać, że impedancja kabla jest ściśle związana z impedancją urządzeń do niego podłączonych. Nie można więc bezkarnie stosować w sieciach komputerowych np. telewizyjnego kabla antenowego (o impedancji falowej 75 Ohm), gdyż wykonana w ten sposób sieć najprawdopodobniej nie będzie po prostu działać. Zalety: jest mało wrażliwy na zakłócenia i szumy; nadaje się do sieci z przesyłaniem modulowanym (szerokopasmowym) jest tańszy niż ekranowany kabel skręcany Obecnie kabel współosiowy jest stosowany tylko w bardzo małych sieciach (do 3-4 komputerów) stawianych możliwie najniższym kosztem. Wadą tego rozwiązania jest dosyć duża (w porównaniu z siecią na skrętce) awaryjność instalacji. Wykorzystywany jest również czasem do łączenia ze sobą skupisk stacji roboczych okablowanych w technologii gwiazdy zwłaszcza tam, gdzie odległość koncentratorów od siebie przekracza 100 m i nie jest wymagane stosowanie prędkości wyższych niż 10 Mb/s. Rozwiązanie to jest jednak spotykane prawie wyłącznie w sieciach amatorskich. W sieciach profesjonalnych zaś (gdzie liczy się szybkość i niezawodność, a koszt instalacji jest sprawą drugorzędną) praktycznie nie stosuje się już kabla koncentrycznego, a zamiast niego wykorzystuje się światłowody.

Zalety sieci UTP Posiada bardzo korzystny stosunek możliwości do ceny. Jest prosta w montażu. Charakteryzuje się dużą przepustowością - do 1000Mb/s. Łatwa diagnoza usterki. Daje duże możliwości rozbudowy (modularna budowa). Awaria kabla w jednym miejscu nie unieruchamia całej sieci. Wady sieci UTP Jest nieco droższa niż sieć BNC. Konieczność zakupu HUB-a. Mała odporność na zakłócenia środowiska (w wersji nie ekranowanej, nie dotyczy FTP i STP). Niska odporność na uszkodzenia mechaniczne. Maksymalna odległość od koncentratora wynosi jedyne 100m. Dwa najczęściej stosowane standardy sieci UTP: 10 Base-T - Najpopularniejszy obecnie standard. Opiera się on na topologii gwiazdy, do łączenia komputerów używa się nie ekranowanego kabla skręcanego (podobny do kabla telefonicznego) kategorii CAT-3 firmy IBM (lub kompatybilnego DIV firmy AT&T). Maksymalna długość kabla w jakichkolwiek połączeniach wynosi 100m. Jako złącznika używa się ośmiopozycyjne wtyczki RJ-45, nie mylić z telefoniczną RJ-11. Maksymalna osiągalna przepustowość sieci mieści się w granicach 10Mb/s. 100Base-TX Jest to szybsza modyfikacja wyżej wymienionego standardu. Łatwo wywnioskować iż różni się maksymalną przepustowością sieci, w tym przypadku jest to 100Mb/s. Aby sieć mogła pracować z taką szybkością należy zastosować lepsze kable CAT-5 oraz HUB-y i karty sieciowe umożliwiające pracę z opisywanym standardem. Bardzo podobnym standardem jest 100Base-T4 rożni się on tym, że używamy 4 a nie 2 par wewnętrznych przewodów skręcanych oraz w konsekwencji samym ułożeniem przewodów we wtyczce. Kolejne parametry podobne. Sieć 10Base-T, 100Base-TX W 1990 roku wprowadzono standard sieci 10Base-T określanej normą IEEE 802.3i. Co prawda sieć ta nie rozwijała żadnych zawrotnych prędkości, aczkolwiek umożliwiała przy niewielkich kosztach podłączyć dużą ilość komputerów znajdujących się blisko siebie, nadając się w ten sposób świetnie do biur, urzędów i wszelkich instalacji zamkniętych. Poza tym w wielu przypadkach, pozwala zaoszczędzić naprawdę dużo kabla. Bardzo dobre efekty uzyskuje się łącząc technologię UTP z kablem koncentrycznym lub światłowodem, gdzie rdzeń sieci stanowi np. światłowód (pozwalający osiągnąć dużą przepustowość i długość sieci) a do przyłączania stacji roboczych wykorzystujemy już skrętkę. Ten rodzaj mieszanej pajęczyny jest dziś najchętniej stosowany we wszystkich zastosowaniach. Sieć UTP buduje się w oparciu o topologię gwiazdy, co oznacza że wszystkie kable biegnące od stacji roboczych spotykają się w jednym centralnie położonym elemencie aktywnym zapewniającym wymianę sygnałów pomiędzy poszczególnymi urządzeniami w sieci. Taki układ posiada bardzo ważną cechę, mianowicie pozwala na pracę LAN-u nawet w przypadku uszkodzenia jednego z kabli. Do przyłączania stacji roboczych do koncentratora stosuje się czteroparowy kabel skręcany zakończony z obu stron wtykiem RJ-45 (zob. rys. z prawej), do złudzenia przypominający telefoniczny RJ-11. Przewód skręcany składa się z zewnętrznej izolacji, w niej znajdują się cztery pary skręconych ze sobą przewodów transmisyjnych (także w izolacji). Dla odróżnienia "pokolorowano" je na różne kolory, jeden z kabli (w parze) odznacza się jednolitym kolorem a drugi posiada dodatkowo biały pasek. Oto one (w/g IBM): biało-pomarańczowy pomarańczowy biało-zielony niebieski biało-niebieski zielony biało-brązowy brązowy

Zgodne (proste) - wszystkie żyły wewnątrz przewodu podłączamy do wtyków w następujący sposób: styk pierwszy we wtyczce pierwszej do styku pierwszego we wtyczce drugiej, 2 do 2, 3 do 3, itd. Krzyżowe - w tym połączeniu dwie pary wewnętrznych przewodów są zamienione ze sobą (1-3, 2-6). Tak powstały kabel nazywa się cross-over.

Jest to ważny element sieci strukturalnej. Dzięki zastosowaniu paneli krosowniczych można bardzo łatwo zarządzać architekturą sieci. Obecnie często wykorzystywane także do podłączeń telefonicznych.

Patchcord – krótki przewód służący do przesyłania sygnałów elektrycznych lub (rzadziej) optycznych. Najczęściej jest on kojarzony z sieciami komputerowymi – skrętką. Wtedy jest to przewód połączony według schematu 1:1. Są także patchordy służące do łączenia osprzętu optycznego (patchcord optyczny – światłowód) oraz do łączenia osprzętu wideo.

Patchcord jest to przewód o znormalizowanej długości, który można kupić w sklepie w przeciwieństwie do kabli sieciowych, które trzeba zrobić samemu. Jest to umowny podział, ponieważ mogą one być używane zamiennie. Patchcord najczęściej używany jest w szafach krosowniczych do łączenia elementów aktywnych (przełącznik, koncentrator, router) i pasywnych (panele krosownicze) sieci komputerowej.

Budowa światłowodu. Włókno optyczne, złożone z dwóch rodzajów szkła o różnych współczynnikach załamania (Refraction Index): - cześć środkowa, - rdzeń (Core), najczęściej o średnicy 62,5 um (rzadziej 50um) - część zewnętrzną,- płaszcz zewnętrzny (Cladding), o średnicy 125 um; Warstwa akrylowa Tuba - izolacja o średnicy 900 um. Oplot kewlarowy. Izolacja zewnętrzna.

Transmisja światłowodowa polega na prowadzeniu przez włókno szklane promieni optycznych generowanych przez laserowe źródło światła. Ze względu na znikome zjawisko tłumienia, a także odporność na zewnętrzne pola elektromagnetyczne, przy braku emisji energii poza tor światłowodowy, światłowód stanowi obecnie najlepsze medium transmisyjne. Kabel światłowodowy składa się z jednego do kilkudziesięciu włókien światłowodowych. Medium transmisyjne światłowodu stanowi szklane włókno wykonane najczęściej z domieszkowanego dwutlenku krzemu (o przekroju kołowym) otoczone płaszczem wykonanym z czystego szkła (SiO2), który pokryty jest osłoną (buforem). Dla promieni świetlnych o częstotliwości w zakresie bliskim podczerwieni współczynnik załamania światła w płaszczu jest mniejszy niż w rdzeniu, co powoduje całkowite wewnętrzne odbicie promienia i prowadzenie go wzdłuż osi włókna. Zewnętrzną warstwę światłowodu stanowi tzw. bufor wykonany zazwyczaj z akrylonu poprawiający elastyczność światłowodu i zabezpieczający go przed uszkodzeniami. Jest on tylko osłoną i nie ma wpływu na właściwości transmisyjne światłowodu.

Wyróżnia się światłowody jednomodowe oraz wielomodowe. Światłowody jednomodowe oferują większe pasmo przenoszenia oraz transmisję na większe odległości niż światłowody wielomodowe. Niestety koszt światłowodu jednomodowego jest wyższy. Zazwyczaj przy transmisji typu full-duplex stosuje się dwa włókna światłowodowe do oddzielnej transmisji w każdą stroną, choć spotykane są rozwiązania umożliwiające taką transmisję przy wykorzystaniu tylko jednego włókna. Zalety: większa przepustowość w porównaniu z kablem miedzianym, a więc możliwość sprostania przyszłym wymaganiom co do wydajności transmisji, małe straty, a więc zdolność przesyłania informacji na znaczne odległości, niewrażliwość na zakłócenia i przesłuchy elektromagnetyczne, wyeliminowanie przesłuchów międzykablowych, mała masa i wymiary, duża niezawodność poprawnie zainstalowanego łącza i względnie niski koszt, który ciągle spada

Rdzeń telekomunikacyjnego światłowodu wielomodowego składa się z setek (a nawet kilku tysięcy) warstw szkła kwarcowego (SiO2) domieszkowanego dwutlenkiem germanu (GeO2), przy czym najwięcej domieszki jest w osi rdzenia. Warstwowe domieszkowanie rdzenia powoduje powstanie gradientowego profilu współczynnika załamania. Światłowod wielomodowy z indeksem kroku (Step Index Multimode Fiber). Światłowód wielomodowy charakteryzuje się tym, że promień światła może być wprowadzony do niego pod różnymi kątami - modami. Indeks kroku jest długością światłowodu, jaką przebywa promień bez odbić wewnętrznych. Najważniejszym problemem w przypadku tego rodzaju światłowodów jest zjawisko dyspersji, polegające na "poszerzaniu" się promienia świetlnego wraz z drogą przebytą wewnątrz światłowodu. Ponieważ dyspersja powiększa się wraz z drogą promienia świetlnego, więc kable wielomodowe stosowane są maksymalnie na długościach do 5 km. Występują dwa rodzaje dyspersji: - Dyspersja modalna - wynikające z różnic w kątach (modach) wprowadzenia światła do rdzenia. W zależności od kąta, światło przebywa różną drogę wewnątrz rdzenia, co zmienia czas przejścia światła przez światłowód i powoduje poszerzenie sygnału, - Dyspersja chromatyczna - wynika z tego, że promień świetlny nie jest monochromatyczny (źródłem światła są diody LED), a światło o różnej długości fali przebiega światłowód z różnymi szybkościami. Transmisja wielomodowa jest sterowana za pomocą diody LED. Diody LED są źródłem światła nieskoncentrowanego. Ponieważ dioda nie jest zdolna do wysyłania skoncentrowanego światła, zatem wiązka ulega rozproszeniu. Nakłada to ograniczenia na długość okablowania światłowodowego sterowanego za pomocą diody LED. Rozpraszanie przesyłanej wiązki świetlnej powoduje, że niektóre z jej promieni odbijają się od szklanej ściany nośnika. Kąt odbicia jest niewielki, w związku z czym światło nie ucieka do warstwy ochronnej, lecz odbijane jest pod kątem padania. Odbity promień porusza się pod tym samym kątem w kierunku środka przewodnika, napotykając po drodze promienie centralnej części wiązki światła. Odbijana część promienia niesie ten sam sygnał, który niesiony jest przez jego centralną część, tyle że ze względu na częste odbicia, promienie odbijane muszą pokonać dłuższą drogę niż promienie centralnej części wiązki. Wobec tego promienie centralnej części wiązki przybywają przed promieniami, które uległy wielokrotnemu odbiciu (modami). Ciągłe odbijanie się promieni niesie ze sobą, możliwość przekroczenia w końcu centralnej osi przewodnika i wejście w konflikt z innymi sygnałami transmisji. Oznacza to, że przesyłanie wielomodowe jest podatne na tłumienie. Wady światłowodów wielomodowych są równoważone przez ich zalety, takie jak: o wiele niższe koszty w porównaniu ze światłowodami jednomodowymi. Łatwiejsze prace montażowe i konserwacyjne ze względu na większe wymiary od światłowodów jednomodowych. Światłowód gradientowy, posiada płynne zmieniający się współczynnik załamania. W praktyce, ze względów technologicznych, ma kilka tysięcy warstw, co daje płynną zmianę współczynnika załamania. Jego zastosowanie, w pewnym stopniu, niweluje rozmycie sygnału. Dzięki temu osiągnięto zwiększenie szerokości pasma o rząd wielkości w porównaniu ze światłowodem skokowym. Światłowody skokowe są praktycznie nie stosowane. Światłowód jednomodowy cechuje prawie zupełny brak dyspersji modowej, gdyż realnie propaguje w nim tylko jeden promień świetlny. W światłowodzie gradientowym strumień wielu modów światła przebiega przez rdzeń po torach wielokrotnie załamywanych, przybliżonych do sinusoidy. Podczas transmisji pewna część energii świetlnej wnika do przyrdzeniowej warstwy płaszcza na głębokość paru mm. Stąd o własnościach transmisyjnych włókna decyduje w znacznej mierze jakość szkła rdzenia i jego styku z powierzchnią, płaszcza. Średnica rdzenia włókien wielomodowych wynosi 50 lub 62,5 mm. Obecnie stosowane są w telekomunikacji następujące rodzaje włókien: - włókna jednomodowe (J), - włókna jednomodowe z przesuniętą. dyspersją, (Jp), - włókna jednomodowe o niezerowej dyspersji (Jn), - włókna wielomodowe - gradientowe (G 50/125), - włókna wielomodowe - gradientowe (G 62,5/125), Przy wyborze włókna należy zwrócić uwagę na wielkość straty sygnału w światłowodzie, szerokość pasma oraz łatwość uzyskania sprzężenia źródeł i odbiorników światła.Straty sygnału w światłowodzie zależą bezpośrednio od tłumienności włókna. Łatwość uzyskania sprzężenia i łączenia ze sobą odcinków włókien zależy od średnicy rdzenia i jego apertury numerycznej. Szerokość pasma zależy od dyspersji światłowodu. Zdolność do przenoszenia informacji (pasmo przepustowe) światłowodu jest odwrotnie proporcjonalna do jego całkowitej dyspersji.

Właściwości: Prosty i szybki sposób mocowania złącza światłowodowego Zgodność wtyku z gniazdem typu Bayonet wyposażonym w metalową sprężynę Dostępne w wersji wielomodowej i jednomodowej

Jest to jedno z najpopularniejszych typów połączeń światłowodowych. SC jest złączem zatrzaskowym z ferrulą samocentrującą wykonaną z dwutlenku cyrkonu o średnicy 2,5mm. Złącza te są wykonywane w wersjach pojedyńczej (simplex) i podwójnej (duplex). Jego kształt umożliwia łączenie tzw. „push-pull”, dzięki czemu zapewnia szybki i stosunkowo łatwy montaż w przełącznicach. Do połączeń dwóch tego typu złącz stosuje się plastikowe łączniki. Konstrukcja złącza minimalizuje odbicie wsteczne. Zalecane dla łączy jednomodowych w sieciach telekomunikacyjnych. Właściwości: Niska waga wtyku SC, wygoda i pewność połączenia złączy światłowodowych dzięki zastosowaniu mechanizmu zatrzaskowego, wymiary otworów w panelu identyczne jak dla standardu E2000, adaptery światłowodowe montowane w panelach na dwóch śrubach lub na zatrzask, dostępne w wersji wielomodowej i jednomodowej.

Właściwości: Wygoda i pewność połączenia złączy światłowodowych dzięki zastosowaniu mechanizmu zatrzaskowego, małe wymiary złącza światłowodowego pozwalające na uzyskanie dużej gęstości upakowania, koncepcja oparta na ferruli 1,25mm, dostępne w wersji wielomodowej i jednomodowej

Właściwości: Wygoda i pewność połączenia złączy światłowodowych dzięki zastosowaniu mechanizmu zatrzaskowego, małe wymiary złącza światłowodowego pozwalające na uzyskanie dużej gęstości upakowania, koncepcja oparta na ferruli 1,25mm, dostępne w wersji wielomodowej i jednomodowej.

Konstrukcja typu MU łączy cechy złącza SC i LC. Zapewnia wysoką jakość połączeń a zarazem można stosować je w miejscach dużego zagęszczenia pól przełączeniowych.

Złącze MTRJ dzięki swej konstrukcji zapewnia podwójnie zagęszczenie portów w porównaniu ze złączami typu SC. W pojedyńczej, plastikowej ferruli znajdują śię dwa włókna oraz mechanizm zatrzaskowy typu RJ-45.

Właściwości: Dwukrotnie większą gęstość upakowania w stosunku do dupleksowych złączy światłowodowych SC, wymiary otworów w panelu identyczne jak dla standardu SC, posiadają zatrzaskowy mechanizm łączenia, typowo występują w konfiguracji gniazdo-wtyk, przy czym istnieje również możliwość ich łączenia przy pomocy adapterów, analogicznie do złączy światłowodowych innych rodzajów, koncepcja oparta na ferruli MT (ang. Mass Termination). Dostępny w wersji wielomodowej i jednomodowej.

SMA 905&906

---

Złacza typu „Escon” są złączami typu podwójnego. Wykorzystano w nich strukturę ruchomej ferruli wraz z precyzyjnym mechanizmem zatrzaskowym.

Złącza typu „Biosonic” posiadające ferrule wykonane z polimeru zapewniają najwyższe parametry łączenia włókien jedno i wielomodowych.

„3M Hot Melt” to złącza wykonane w oparciu o wysoko zaawansowaną technologię adhezyjną, która eliminuje stosowanie żywic epoksydowych. Dostępne w standardach FC, SC i ST.

Automatyczne zamknięcie czoła złącza światłowodowego chroniące wzrok oraz zapobiegające zabrudzeniu ferrul, małe wymiary złącza światłowodowego pozwalające na uzyskanie dużej gęstości upakowania, koncepcja oparta na ferruli 1,25mm, dostępne w wersji wielomodowej i jednomodowej