Kable sieciowe

Artur

Bojko

Klasa 3r

Kable w standardzie

Ethernet

Oznaczenie standardu: xxxBaseT-y
xxx -szybkości sygnału w Mbps.
T - Twisted, oznaczenie stosowane dla kabli typu skrętka.
Base - metoda transmisji. Transmisja w paśmie podstawowym - baseband.
y - maksymalna długość kabla w metrach, zaokrąglona do 100 i podzielona przez

100.

• Transmisja w paśmie podstawowym (baseband communication) – pasmo

przenoszenia zaczyna się od zerowej częstotliwości. Np. w Etherncie transmisja
zachodzi w paśmie podstawowym i nie jest wymagana modulacja sygnału.

• Transmisja wąskopasmowa (narrowband communication) – pasmo przenoszenia

zaczyna się od niezerowej częstotliwości. Urządzenia transmitują dane w
wąskim paśmie częstotliwości. Np. Transmisja telefonicza, zakres 300 Hz - 3400
Hz.

• Transmisja szeroko-pasmowa (broadband communication) – pasmo przenoszenia

zaczyna się od niezerowej częstotliwości. Urządzenia transmitują dane w
szerokim paśmie częstotliwości. Np. Transmisja radiowa z widmem
rozproszonym.

Odmiany standardu Ethernet - IEEE 802.3a:
• 10Base-2, cienki Ethernet, 10 Mb/s, max. długość 185 m.
• 10Base-5, gruby Ethernet, 10Mb/s, max. długość 500 m.
• 10BaseT, skrętka, 10 Mb/s.
• 10BaseFP, 10BaseFB, 10BaseFL, 10BaseFOIRL, światłowód, max.

wielkość segmentu 2.5 km.

Standard 10Base – w warstwie fizycznej stosowane jest kodowanie

Manchester.

Fast Ethernet – standard IEEE 802.3u:
• 100BaseT, skrętka UTP, pasmo 20 MHz, max. długość 100 m,
• 100BaseTX, skrętka UTP, STP kategorii 5, kodowanie 4B/5B +

kodowanie MLT-3.

• 100BaseT4, skrętka kat 3, kodowanie 8B/6T.
• 100BaseFX, światłowód wielomodowy, długość do 2 km, kodowanie

4B/5B + kodowanie NRZI.

Gigabit Ethernet – standard IEEE 802.3z:
• 1000Base-T, skrętka UTP5e, max. długość 100 m, kodowanie

8B/10B + kodowanie 4D-PAM5.

• 1000Base-SX, światłowód wielomodowy, długość do 500 m,

kodowanie 8B/10B + kodowanie NRZ.

• 1000Base-LX, światłowód jedno/wielomodowy, dług. do 550 m,

kodowanie 8B/10B + NRZ.

• 1000Base-CX, skrętka STP, max. długość do 25 m, kodowanie

8B/10B + kodowanie NRZ.

W standardzie IEEE 802.3z transmisja w trybie full duplex może

odbywać się tylko między dwoma hostami (połączenie point-to-
point), dlatego w tym trybie transmisji nie ma kolizji i protokół
CSMA/CD nie musi być stosowany.

Kable w standardzie 10

Gigabit Ethernet

Standard 10 Gigabit Ethernet, 10GbE, IEEE 802.3ab:
• 10GBASE-SR, odległości 26 m - 82 m, światłowody wielomodowe,
• 10GBASE-LX4, odległości 240 m - 300 m dla światłowodu

wielomodowego i do 10 km dla światłowodu

jednomodowego,
• 10GBASE-LR i 10GBASE-ER, światłowód jednomodowy, odległości

10 km i 40 km,

• 10GBASE-SW, 10GBASE-LW i 10GBASE-EW (wspólna nazwa

10GBASE-W), przeznaczone do pracy

w sieciach SONET/SDH WAN opartych na standardzie STM

(Synchronous Transport Module) OC-192

W standardzie 10GBASE-LX4 do transmisji danych stosowana jest

metoda WWDM (Wide Wavelength

Division Multiplex), w której do światłowodu wprowadzane jest światło

o czterech długościach fal co

pozwala na jednoczesne multipleksowanie czterech strumieni bitów.
Cechy standardu 10 GbE:
• format ramki jest taki sam jak dla standardu Ethernet, Fast

Ethernet, Gigabit Ethernet,

• transmisja tylko w trybie full-duplex,
• nie jest stosowany protokół CSMA/CD,
• metoda kodowania sygnałów 8B/10B, 64B/66B.

Sieci oparte o okablowanie

koncentryczne

Sieci oparte o okablowanie koncentryczne są jednymi z pierwszych rodzajów

lokalnych "pajęczyn" zgodnych ze standardem Ethernet. Konstruuje się je w

oparciu o topologię magistrali. Jej podstawy zostały opracowane w 1980

roku, więc jest to technologia leciwa i niestosowana już dziś do

profesjonalnych rozwiązań. Niemniej jednak do małych blokowych sieci jest

w sam raz, ze względu na kilka nie zaprzeczalnych zalet.

Zalety sieci opartej na kablu koncentrycznym

• Jest relatywnie tania w instalacji i utrzymaniu

• Bardzo prosta w montażu.

• Brak potrzeby używania (w podstawowych zastosowaniach) elementów

aktywnych prócz karty sieciowej.

• Doskonale nadaje się do instalacji zewnętrznych ze względu na odporność

na zakłócenia, szumy, uszkodzenia mechaniczne oraz na warunki

atmosferyczne.

Wady sieci opartej na kablu koncentrycznym

• Ograniczona przepustowość do 10Mb/s

• Średnia elastyczność kabla

• Daje małe możliwości rozbudowy (brak modularnej budowy)

• Awaria kabla w jednym miejscu unieruchamia cały segment sieci.

• Trudności przy lokalizowaniu usterki

Oto stosowane jeszcze dziś standardy Ethernetu oparte na kablu

koncentrycznym:

10 Base-2 - tak zwany cienki ethernet. Do łączenia stacji roboczych

stosuje się tu kabel koncentryczny o impedancji falowej 50 Ohm, o

wojskowym oznaczeniu RG-S8A/U lub kompatybilny RG-58/U (dla

niewtajemniczonych jest on bardzo podobny od kabla od anteny

telewizyjnej). Jego grubość określa się na 1/4" (cala). Maksymalna

(bezpieczna) długość segmentu wynosi 185m. Maksymalna

przepustowość takiej sieci wynosi 10 Mb/s (Maga-bitów/sekundę).

10 Base-5 - rzadko dziś stosowany gruby ethernet (RG-8/U).

Parametry elektryczne kabla są bardzo zbliżone do standardu

opisanego wyżej, oporność także wynosi 50 Ohm. Zmienia się

grubość kabla na 1/2". Ze względu na dość duży maksymalny

zasięg (do 500m) oraz wyjątkowo dużą odporność na zakłócenia

stosowany czasem jako rdzeń sieci. Szczytowa przepustowości

podobnie 10Mb/s

\Istnieje także zapomniany standard sieci ARCNET (parametry w

skrócie : 93 Ohm, 1/3", 300m, 2Mb/s).

Ten rodzaj ethernet-u jest dziś najczęściej używany do konstrukcji małych

blokowych sieci, gdzie ważna jest cena oraz prostota a nie ogólny transfer.

Stosuje się go także w małych firmach gdzie komputery są ustawione w jednej

linii i obsługują np. proste, nie wymagające dużych transferów programy

fiskalne.
Sama idea budowy jest bardzo prosta. Każdy adapter sieciowy jest

wyposażony w tzw. trójnik-T. Konektory (trójniki) zainstalowane w

poszczególnych komputerach łączymy ze sobą przy pomocy kabla

zakończonego z obu stron specjalnymi wtyczkami BNC (tworząc schemat

lampek na choinkę). Końce magistrali zakańczamy terminatorami o oporności

50 Ohm (w ten sposób, że w końcowych komputerach do trójnika z jednej

strony przyłącza się przewód biegnący do poprzedniego urządzenia a z drugiej

terminator). Terminatory są tylko 2 w sieci, zapobiegają powstawaniu fali

stojącej i odbiciom sygnału. Trójnik przyłącza się bezpośrednio do karty

sieciowej, nie można tu stosować żadnych dodatkowych kabli (jak ma to

miejsce np. w sieciach 10Base-5). W jednym i tylko jednym miejscu w sieci

można zainstalować uziemienie. Podłącza się je do jednego z terminatorów (po

to są te fajne łańcuszki). Jednak jest to czynność
konieczna dopiero gdy sieć połączy więcej niż kilkanaście
urządzeń, stąd jeśli nie Wiesz jak to dokładnie wykonać lepiej się
za to nie zabieraj. Sposób łączenia komputerów w sieci BNC.

Sieć 10Base-2

Zakres między końcami tak powstałej "pajęczyny" (terminatorami)

nazywamy segmentem i to jego długość nie może przekraczać 185m a

nie jak czasami mylnie się podaje odległość między komputerami.

Mówiąc inaczej maksymalna długość przewodu użyta w jednym

segmencie (podsieci) wynosi 185 metrów. W jednym segmencie może

się znaleźć do 30 komputerów, niemniej jednak już przy współdzieleniu

kabla przez kilkanaście stacji, sieć będzie działać bardzo wolno

(komfort praktycznie zerowy). Stąd zalecam zmniejszyć tą liczbę do 20

stacji na segment, a do podłączania kolejnych segmentów zastosować

urządzenia zmniejszające ruch w sieci. W innym przypadku będą miały

miejsce bardzo częste kolizje, sieć zacznie się zapchać, w

konsekwencji nie nadając się nawet do gierek :-(. Do łączenia kolejnych

segmentów używa się specjalnych urządzeń - repeatorów i mostków.

Norma dopuszcza max 5 segmentów z których 3 są wypełnione,

uzyskując w ten sposób całkowity zasięg rzędu 925m. Do zespalania

podsieci można się pokusić o zastosowanie routera (softwarowego)

zbudowanego z komputera wyposażonego w kilka kart sieciowych oraz

z pracującym odpowiednim oprogramowaniem routującym pakiety

pomiędzy kolejnymi podsieciami (polecam system Linux, NT lub

program WinRoute PRO).

Istnieje jeszcze jeden sposób na przedłużenie magistrali,

mianowicie użycie drogich kart 3COM-u, umożliwiających

zwiększenie zasięgu LAN-u do ok. 300 metrów. W tym przypadku

nie trzeba stosować żadnych innych urządzeń prócz samego

adaptera. Opcja ta jest dość kosztowna, stosowana w przypadku

braku możliwości zainstalowania mostka itp.

Co do innych producentów nie jestem już taki pewien. Zdarzają się

bowiem noname-owe trzy-setki które ledwo zipią już przy 100m,

więc tu należy uważać.
Ostatnio dostaje dużo listów z pytaniem czy można połączyć dwie

sieci BNC wpinając w środek jednej trójnik i w ten sposób je

rozgałęziać. Niektórzy się wykłócają że nawet po spleceniu 3 kabli

sieć działa jak złoto. Tu śpieszę wytłumaczyć iż takie praktyki są

niedozwolone, może sieć przez chwilę będzie działać lecz na

dłuższą metę jest to bez sensu i może to się źle dla sprzętu

skończyć. Łączyć podsieci można tylko i wyłącznie za pomocą

wyżej opisanych urządzeń.

Karta

Podczas wyboru karty sieciowej nie należy zbytnio szaleć z

pieniędzmi, ponieważ ich wydajność wzrasta nie

proporcjonalnie wolniej niż ich cena. Wystarczy tu zwykła

karta popularnej firmy noname z jednym złączem BNC lub w

wersji combo (BNC+UTP). Ceny są teraz śmiesznie niskie.

Za najtańszy model zapłacimy 40zł w sklepie i 10-20 zeta na

giełdzie (chociaż tego ostatniego nie polecam). Jeśli chodzi o

wybór slotu ISA/PCI, to nie ma tu żadnej różnicy w

wydajności, lecz ze względu na wycofywanie standardu ISA

lepiej zdecydować się na nowszą wersję. Ważna jest

zgodność ze standardem PnP (PlugandPray:-)) oraz NE2000.

Gwarantuje to bezproblemowe ustalenie przerywania,

adresu oraz umożliwia użycie jej w każdym znanym

systemie operacyjnym (nawet DOS-ie).

Dobrym pomysłem jest zakup wszystkich kart tego samego

producenta. Dzięki temu w bardzo łatwy sposób można

testować sieć. Ponadto mamy pewność iż wszystko zadziała

bez żadnych kombinacji alpejskich.

Kabel

Na początku należy zmierzyć sznurkiem odległości pomiędzy komputerami. Otrzymaną

długość mnożymy przez 1,15 , aby zminimalizować prawdopodobieństwo zakupienia za

krótkiego kabla.

Podczas zakupu przewodu należy zwrócić uwagę czy jego parametry i rodzaj są zgodne z

zaleceniami (pytajcie w sklepach z akcesoriami komputerowymi) Cena ok. 150zł /100

metrów. Nie dajcie sobie tu wcisnąć zwykłego koncentryka (dostępnego w każdym sklepie

RTV), taka sieć będzie co prawda działać lecz nigdy nie uzyska żądanej przepustowości.

Prawidłowy przewód koncentryczny składa się z metalowego rdzenia wytworzonego z

jednolitego drutu miedzianego lub plecionki - stanowi przewód transmisyjny, dalej znajduje

się warstwa izolacji wewnętrznej wykonanej z tworzywa sztucznego, kolejną warstwą jest

oplot ekranujący poprawiający odporność kabla na zakłócenia i szumy i na końcu izolacja

zewnętrzna. Spotykane są także kable podwójnie ekranowane świetnie nadające się do

instalacji zewnętrznych, jednak ich cena jest o 1/3 wyższa od zwykłego koncentryka
Dla kontrastu załączam zdjęcie kabla, który przez 2 lata działał (i nadal by działał gdybym

nie zmienił okablowania) bez zarzutu na dwóch Acorp-ach. Są to 2 różne "zesztukowane"

ze sobą kable od anteny o różnych niezgodnych ze specyfikacją opornościach. Oczywiście

do połączenia obu kabli można by użyć I-connector-a (zob. ilustracja po prawej) ale po co:)

Nie polecam stosowania takich patentów w rozległych magistralach lecz w małych 2 - 3

osobowych LAN-ach może to być wystarczające (lecz nie przyszłościowe) rozwiązanie.

Złącza

Należy się zaopatrzyć w trójniki-T (jeśli nie zostały

dołączone do karty) w ilości zgodnej z liczbą kart

sieciowych, 2 terminatory o oporności 50Ohm, oraz

złącza BNC w liczbie wyznaczonej ze wzoru Z=2n-2

gdzie n oznacza liczbę "sieciówek" a Z wynikową liczę

wtyczek. Złącza BNC są dostępne w 3 typach

starzeniowe, śrubowe i (najczęściej używanie)

zaciskane. Dwa pierwsze gwarantują łatwość instalacji

i małą trwałość. Złącza zaciskane są nieco trudniejsze

w montażu lecz w pełni rekompensuje to ich trwałość.

W skład złącza powinna wchodzić właściwa końcówka,

sworzeń (igła) - do nasadzenia na kabel transmisyjny i

tulejka do zaciśnięcia kabla na wtyczce. Wszystkie te

elementy kupujcie w sklepach komputerowych.

Gwarantuje to ich zgodność ze standardem Ethernet.

Zaciskarka i Przycinarka

Są to elementy opcjonalne, nie mniej
jednak znacznie ułatwiają sam
proces zaciskania końcówek BNC i
zapewniają precyzję ich wykonania.
Koszt takiego sprzętu plasuje się w
granicach od 50 do 150 zł, nie jest to
rzecz tania lecz bardzo przydatna.
Jeśli macie taką możliwość to je
pożyczcie!

Instalacja

Instalacja okablowania w tzw. sieci "BNC" jest bardzo prosta. Polega ona

na właściwym przycięciu kabla i zamieszczeniu na nim wtyczek BNC.

Dalej pozostaje już podłączenie karty sieciowej i gotowe. Samo

przycięcie kabla i zamontowanie wtyczek można zlecić w sklepie lub

zrobić samemu. Mankament tej pierwszej alternatywy polega na tym,

iż nigdy nie uda się dokładnie wymierzyć pożądanej długości kabla

oraz mogą powstać problemy z przeciskaniem wtyczek przez dziury w

oknach. Dlatego zalecam wykonanie instalacji we własnym zakresie.

Budowę magistrali należy rozbić na drobne części. Najpierw łączymy 2

komputery (zakładamy terminator) i sprawdzamy czy działają. Dalej

dołączamy następny, sprawdzamy i tak w trupa.

Kabel przycinamy dopiero po przeprowadzeniu go od jednego

komputera do drugiego. Należy tu zostawić 1-3 metrów luzu, tak aby

łatwo było przesunąć komputer z jednego miejsca na drugie oraz aby

kabel nie był zbyt napięty.

Po wymierzeniu i odcięciu kabla, należy go odpowiednio przygotować

do założenia złącza BNC (tą czynność wykonujemy na obu końcach

kabla). Można to zrobić za pomocą noża i/lub nożyczek lub za pomocą

specjalnej przycinarki. Prawidłowe przycięcie przewodu

koncentrycznego przedstawiono na rys. poniżej.

Kolejnym krokiem jest nasadzenie wtyczki BNC na uprzednio przygotowany kabel. Powinna się

ona składać z zaciskającej tulejki, igły nakładanej na przewód transmisyjny i właściwej wtyczki.
Na początku nakładamy tulejkę na kabel (w/g rys. powyżej)
Dalej należy się upewnić czy kabelki składające się na przewód transmisyjny są ze sobą

dokładnie splecione i żaden z nich nie odstaje (chyba że jest to jednolity kabel miedziany) (w/g

rys. nr.1).
Kolejnym krokiem jest nałożenie walcowatego sworznia na owe kabelki, tak aby dotykał

wewnętrzną izolację kabla i żadna z żyłek przewodu transmisyjnego nie wystawała poza ową

"igłę".
Teraz należy zacisnąć sworzeń na owych kablach za pomocą krawędzi kombinerek lub wyżej

wymienionego urządzenia (zaciskarki) (w/g rys. nr.2). Jeśli urzywacie do tego kombinerek radzę

nie używać całej siły gdyż w ten sposób łatwo przeciąć cały swożeń w pół.
Na tak sporządzony przewód nakładamy wtyk BNC, zwracając przy tym uwagę aby igła

zakleszczyła się w środku (tzn. tak aby nie dało się wyjąć kabla z wtyczki). Żaden z kabelków

stanowiących oplot ekranujący nie może wejść do środka złącza (w/g rys. nr.3)
Na koniec należy nasunąć tulejkę na oplot ekranujący (kabelki nie powinny wystawać na

zewnątrz, w razie czego można je nieco przyciąć) i mocno zacisnąć podobnie jak igłę (w/g rys.

nr.4).
Oczywiście niech nikt nie myśli iż za pierwszym razem wyjdzie super. Ja na przykład nauczyłem

się dopiero po skopaniu paru końcówek.
Gdy kabel jest już przygotowany wkładamy do komputerów i instalujemy w systemie karty

sieciowe (jeśli nie zostało to uczynione wcześniej), przyłączamy trójniki do złącz BNC (na

adapterze) i na nie nakładamy uprzednio przygotowany kabel z zarobionymi wtyczkami BNC

(nie zapomnijcie tylko o podłączeniu terminatorów na obu końcach sieci). Nasza magistrala

powinna działać jak złoto.

Sprawdzanie sieci

Jeśli o zgrozo sieć nie działa, wpierw trzeba ja podzielić na jak najmniejsze części (podsieci). W ten

sposób określisz dokładnie na którym jej odcinku istnieje problem, ułatwiając sobie znacznie

zadanie. Należy tu szukać wszelkich anomalii które nie powinny mieć miejsca, np.: obluzowanych

wtyczek, dziurawych czy wyrwanych ze ścian przewodów itd. Z doświadczenia wiem, iż problem

zazwyczaj leży w źle zamocowanej końcówce. Możliwe jest także, iż sieciówka jest przepalona,

można to łatwo sprawdzić montując w komputerze inny adapter.

A oto już garść sposobów (tipsów) pomocnych w wykrywaniu usterek.

Zakładam, że nie posiadacie żadnych profesjonalnych testerów sieci czy oscyloskopów i innych

urządzeń o enigmatycznych nazwach o których nawet nie mam pojęcia. Dlatego podaję 3

najprostsze metody, które w zupełności nam wystarczą.

Pierwsza metoda umożliwia sprawdzenie poprawności zainstalowania końcówek BNC. Do

przeprowadzenia tego testu niezbędny będzie omomierz - dostępny w każdym sklepie z

elementami elektrycznymi i elektronicznymi. Ponadto do testu potrzebne będą : karta sieciowa

zainstalowana w komputerze, trójnik-T przyłączony do złącza BNC adaptera sieciowego i

terminator zatknięty na jednym z końców trójnika.

Po przygotowaniu wyżej opisanych elementów należy podłączyć jeden koniec sprawdzanego kabla

do trójnika. Następnie z drugiej strony koncentryka (do wtyczki BNC) przykładamy końcówki

omomierza, jedna do przewodu transmisyjnego a druga do ekranu. Na omomierzu powinna

wyskoczyć wartość 50 Ohm. Jeśli jest inna oznacza to, iż gdzieś powstało zwarcie i należy

sprawdzić kabel oraz wtyczki.

Teraz opiszę mój patent. Stosuje się go do sprawdzania poprawności zarobienia końcówek i wykrycia

zwarcia w krótkich kablach. Na pewno każdy z nas posiada jakiś wzmacniacz (np od głośników

komputerowych) lub pożądaną latarkę.

Sposób polega na podłączeniu w obwód (czy to od baterii do żarówki, czy kabla od wzmacniacza

do głośnika) kabla sieciowego (np + do ekranu a - do sygnału). Jeśli latarka świeci i muzyka gra

oznacza to, iż wszystko jest ok.

Ostatni już "trik" opiera się na oprogramowaniu, graficznie monitoruje nam działanie sieci. W ten

sposób można sprawdzić czy wszystkie komputery zostały poprawnie podłączone itp.

10Base-5

Inaczej zwany grubym koncentrykiem lub

grubym ethernetem.
Obecie rzadko stosuje się go w
nowoczesnych sieciach. Podstawowe
parametry 10Base-5:    grubość: 10 mm,
impedancja: 50 ohm, przepustowość: 10 Mb/s

10Base-5 składa się z pojedynczego,

centralnego przewodu otoczonego warstwą
izolacyjną, a następnie ekranującą siateczką
oraz zewnętrzną izolacją.

Kabel 10Base-5

Maksymalna długość jednego segmentu sieci realizowanej na

grubym koncentryku wynosi 500 m (stąd '5' w nazwie), a

przyłączonych do niego może być 100 komputerów. Wielkość

segmentu może być jednak zwiększona dzieki zastosowaniu

specjalnych regeneratorów, np. repeatera. Należy pamiętać,

że  jest on traktowany w segmencie jak jedna ze stacji

roboczych. W sieci opartej na 10Base-5 może występować

maksimum 5 segmentów o długości łącznej nie

przekraczającej 2500 m. Stacje robocze moga być przyłączone

tylko do 3, dwa pozostałe służą do przedłużenia. Podobnie jak

w 10Base-2 końcówka każdego segmentu musi posiadać

terminator, z których jeden musi być uziemniony. Sieć oparta

na grubym ethernecie jest niewygodna np. z tego względu, iż

wymaga wielu dodatkowych urządzeń. Przede wszystkim  

transceiverów.

Transceiver typu AUI - Fiber connector

Umożliwiają one połączenie kabla z kartą

sieciową oraz łączą różne media transmisyjne.

Tranceivery pobierają dane z przewodu

sieciowego i za pomocą specjalnego kabla

dropowego (AUI Drop Cable) przekazują je

do karty. Mogą one też pełnić inne funkcje jak

np. badanie zajętości sieci, limitowanie czasu

dostępu użytkowników do sieci. W przypadku

10Base-5 dołączenie transceivera do kabla ma

charakter nieniszczący i jest realizowane za

pomocą specjalnego sprzęgu. Możliwe jest

nieszkodliwe dla kabla przenoszenie punktów

dołączeniowych.

Kabel dropowy

Tak więc przy tworzeniu sieci w oparciu o ten

standard należy sie zaopatrzyć we wszystkie

wymienione urządzenia. Do gniazd na kartach

sieciowych wkłada się trójniki i łączy kablem

poszczególne stacje robocze. W wolne gniazdo

trójnika mocuje się terminator. Przy dołączaniu

nowej stacji roboczej do sieci należy odkręcić jeden

z nich i w to miejsce wpiąć kabel prowadzący do

nowego komputera. Terminator przykręca się teraz

do trójniku przy jego karcie sieciowej. Instalacja

terminatorów jest bardzo ważna, jego uszkodzenie

doprowadza do awarii całej sieci.

Podstawowe zalety cienkiego
ethernetu to niski koszt i prostota
instalacji. Główne wady to:
ograniczona współpraca z
nowoczesnymi technologiami -
medium to działa tylko przy
prędkości do 10 Mb/s, nieodporność
na uszkodzenia - przerwanie
okablowania w dowolnym miejscu
powoduje paraliż całej sieci, słaba
skalowalność - rozbudowa sieci jest
stosunkowo niewygodna. Poza tym
różne rodzaje 10Base-2 mają różne
właściwości elektryczne i dlatego
mogą być ze sobą niekompatybilne.
Stosowany jest przede wszystkim w
niewielkich sieciach lokalnych.

O

to przykład zastosowania kabla 10Base-2.

Skrętka

Standardy skrętki:
• skrętka kategorii 1, kabel telefoniczny
• skrętka kategorii 2, szybkość 4 Mb/s
• skrętka kategorii 3, szybkość do 10 Mb/s
• skrętka kategorii 4, do 16 Mb/s
• skrętka kategorii 5, do 100 Mb/s, np. Fast

Ethernet

• skrętka kategorii 6, 622 Mb/s, np. sieci ATM

Oporność skrętki - 100 ohmów.
Rodzaje skrętki:
• kabel nieekranowany UTP, (ang.) Unshielded

Twisted-Pair

• kabel ekranowany STP, (ang.) Shielded Twisted-

Pair.

Łączenie urządzeń za pomocą

skrętki

Rodzaje kabli:
• prosty, kabel stosowany do łączenia urządzeń: komputer-switch, switch-

router, …

• Skrosowany, kabel stosowany do łączenia switch-switch, komputer-komputer,

komputer-router, … .

• Odwrócny (rollover), łączenie portu AUX routera z modemem .

Łączenie urządzeń za pomocą

skrętki cd.

Kabel krosowany

Typy złącz

Złącza w standardzie Ethernet:
• RJ-45
• BNC dla standardu 10Base-2
• 15-stykowe złącze DIX.

Kable światłowodowe

Typy kabli światłowodowych :
• jednomodowe
• wielomodowe.
Źródła światła kablach światłowodowych:
• dioda elektorluminescencyjna, (dioda LED, (ang.) Light Emitting

Diode), stosowana w światłowodach

wielomodowych,
• laser, stosowany w światłowodach jedno-, wielomodowych.
Transmisja w światłowodach odbywa się w jednym kierunku, dlatego

kable światłowodowe występują parami (R – receive, T – transmit).

Zakresy długości fal

elektromagnetycznych

Promieniowanie Gamma - 10

-11

m

Promieniowanie X (Roentegna) 10

-11

m - 10

-9

m

Mikrofale 1 mm - 30 cm
Fale radiowe 30 cm – 10

-4

m

• fale ultrakrótkie

0,3 m – 10m

30 – 1000 MHz

• fale krótkie

10 m - 75 m

4 - 30 MHz

• fale średnie i pośrednie

75m - 1 km

0.3 - 4 MHz

• fale długie

1 km - 10 km

0.03 - 0.3 MHz

• fale bardzo długie

10 km - 100 km

0.003 - 0.03 MHz

Zakresy długości fal

elektromagnetycznych cd.

Widmo optyczne
• Ultrafiolet 1 nm - 380 nm
• Światło widzialne 380 nm - 780 nm (częstotliwość 10

15

Hz)

380 - 436 nm fiolet
436 - 495 nm niebieski
495 - 566 nm zielony
566 - 589 nm żółty
589 - 627 nm pomarańczowy
627 - 780 nm czerwony

• Podczerwień 780 nm – 10

-3

m = 1 mm = 10

6

nm

Kable światłowodowe w standardzie

Ethernet

Kable światłowodowe w standardzie Ethernet:

• 10BASE-FP, 10BASE-FB 10BASE-FL, 0BaseFOIRL

• 100BaseFX

• 1000Base-SX, 1000Base-LX.
Cechy standardu 10BaseFOIRL:

• źródło światła: laserowa dioda ILD (iniekcyjna dioda

laserowa, 850 nm).

• kabel światłowodowy o średnicy 8,3 µm

• max. odległość miedzy węzłami 2 km

• szybkość transmisji 10 Mb/s
Cechy standardu 100BaseF:

• źródło światła: laserowa dioda ILD (iniekcyjna dioda

laserowa, 1300 nm)

• szybkość transmisji 100 Mb/s.

Kable światłowodowe w standardzie

Ethernet cd.

Standard 1000Base-SX:

• źródło światła - laser 850 nm

• typ kabla - światłowód wielomodowy 62,5 µm lub 50 µm

• wielkość segmentu sieci do 300 m.
Standard 1000Base-LX:

• źródło światła laser 1300 nm

• typ kabla światłowód jedno-, wielomodowy

• wielkość segmentu do 3000 m (jednomodowy), 550 m

(wielomodowy).

Budowa kabla światłowodowego

Włókno optyczne, złożone jest z

dwóch rodzajów szkła o rożnych
współczynnikach załamania:

• cześć środkowa, rdzeń: GeO2 +

SiO2.

• cześć zewnętrzna, płaszcz: SiO2.
Warstwa izolacyjna.

Rozmiar włókna światłowodu

jedno- i wielomodowego

Okna światłowodowe

Niejednorodna tłumienność jednostkowa światłowodu w funkcji
częstotliwości (wyrażana w dB/km) określa wielkość strat
absorpcyjnych medium transmisyjnego i wyróżnia trzy podstawowe
okna przydatne do prowadzenia transmisji o obniżonej tłumienności.
W najlepszych seryjnie produkowanych światłowodach
jednomodowych tłumienność w kolejnych oknach optycznych wynosi
w przybliżeniu:
I okno (850 nm) — 0,7 dB/km,
II okno (1300 nm) — 0,4 dB/km
III okno (1550 nm) — 0,2 dB/km.

Mody światłowodu

Zasadniczą cechą włókna są mody światłowodowe, określające rozkład pola i

fizyczny kształt wiązki świetlnej układającej się w światłowodzie. Podwyższona

wartość współczynnika załamania światła w osi rdzenia w stosunku do

otaczającego go płaszcza powoduje, że wiązka świetlna prowadzona w

światłowodzie ma tendencję do utrzymywania się bezpośrednio w rdzeniu, a

nawet blisko osi rdzenia. W światłowodzie wielomodowym istnieją warunki

optyczne do powstania i przesyłania wzdłuż osi włókna optycznego wielu

dyskretnych modów (promieni świetlnych), każdy o tej samej długości fali

świetlnej lecz różnej szybkości propagacji wzdłóż osi włókna. W celu uzyskania

jednomodowej transmisji światła stosuje się światłowody o odpowiednio małej

średnicy rdzenia (9 µm), porównywalnej z długością fali świetlnej. W

światłowodach jednomodowych jest prowadzona tylko jedna

monochromatyczna wiązka świetlna o stałej szybkości propagacji impulsu, co

minimalizuje dyspersję (poszerzenie) transmitowanego sygnału świetlnego i

zwiększa efektywną długość toru światłowodowego bez potrzeby regeneracji

sygnału. Współcześnie w telekomunikacji są stosowane następujące rodzaje

włókien:

•jednomodowe o własnościach określonych wg ITU-T G-652;

•jednomodowe z przesuniętą dyspersją (Jp) określone wg ITU-T G-653;

•jednomodowe o niezerowej dyspersji (Jn) określone wg ITU-T G.655;

•wielomodowe gradientowe (G 50/125) o własnościach wg ITU-T G-651;

•wielomodowe gradientowe (G 62,5/125) o własnościach wg ITU-T G-651.

Dyspersja w światłowodzie

Dyspersja chromatyczna włókna jest parametrem określającym przydatność

światłowodu do transmisji długodystansowej. Dyspersja światłowodu powoduje

przenoszenie impulsów świetlnych w zniekształconej postaci, co wiąże się z

różnymi szybkościami rozchodzenia się składowych fourierowskich

(harmonicznych), odzwierciedlających przesyłany impuls wejściowy. Deformacja

(poszerzenie) impulsu na skutek dyspersji chromatycznej rośnie z odległością

transmisji i w końcu przy dostatecznie dużej odległości powoduje nierozróżnialność

kolejnych impulsów. Typowa wartość dyspersji światłowodów wielomodowych o

skokowym współczynniku załamania światła wynosi od 15 do 30 ps/(km*nm), a w

bardzo dobrych światłowodach zaledwie kilka jednostek wokół zera – w

zasadniczym pasmie przenoszenia. Dyspersja całkowita światłowodu składa się z

trzech składników: dyspersji modowej (modalnej), materiałowej i falowodowej:

•dyspersja modowa nie występuje we włóknach jednomodowych, a w

gradientowych jest nieznaczna (poszczególne mody pokonują w przybliżeniu

jednakową drogę);

•dyspersja materiałowa, nazywana chromatyczną (spektralną, widmową),

spowodowana jest faktem istnienia wielu fal monochromatycznych. Fale o różnych

długościach poruszają się w rdzeniu (jednakowa odległość) z różnymi prędkościami,

co powoduje poszerzanie przesyłanych włóknem impulsów;

•dyspersja falowodowa wynika z częściowego (około 20%) wędrowania wiązki przez

płaszcz światłowodu. Szybkość rozchodzenia się zależy od właściwości

materiałowych płaszcza i rdzenia. Dyspersja falowodowa i materiałowa mogą mieć

przeciwne znaki, a ich suma wynosić zero.

Światłowód wielomodowy

indeks kroku

Indeks kroku jest odległością jaka przebywa światło w światłowodzie bez odbić

wewnętrznych.

Indeks kroku zależy od kąta wprowadzania światła do światłowodu.
Wartość indeksu kroku ma wpływ na drogę jako przebywa światło w

światłowodzie.

Długość przebywanej drogi ma wpływ na stopień dyspersji światła (dyspersja

modalna).

Zasada transmisji w

światłowodzie

Promień światła porusza się w rdzeniu

światłowodu, o współczynniku załamania

• n1 = c/v1,
• v1 - prędkość światła w rdzeniu, c - prędkość

światła próżni.

Współczynnik załamania płaszcza
• n2 = c/v2.
Prędkość światła w rdzeniu v1 jest mniejsza od

prędkości światła w płaszczu v2, v2 > v1, tzn.

• n1 > n2.

Apertura numeryczna

światłowodu

Apertura numeryczna - maksymalny kat pod którym światło może wejść do

światłowodu.

NA - apertura numeryczna
n1, n2 - współczynniki załamania rdzenia i płaszcza

Złącza światłowodowe

Max. szybkość transmisji w

kablach

Max. praktyczna szybkość transmisji w kablach miedzianych:
• STP 155 Mbps
• UTP-3 25.6 Mbps - 51.84 Mbps
• UTP-5 155 Mbps
• Kabel koncentryczny 45 Mbps - 155 Mbps.
W paśmie 0-300 GHz, max. szybkość transmisji przy standardowym

kodowaniu sygnałów wynosi

• 9.600 Gbps (9.6 Tbps).

Max. szybkość transmisji w

kablach cd.

Max. praktyczna szybkość transmisji w

światłowodach w standardzie SONET/SDH:

• STS-1 51.84 Mbps
• STS-3 155.52 Mbps
• STS-9 466.52 Mbps
• STS-12 622.08 Mbps
• STS-18 933.12 Mbps
• STS-24 1244.16 Mbps
• STS-36 1866.24 Mbps
• STS-48 2488.32 Mbps
• STS, (ang.) Synchronous Transport Signal.