UTP









Sieci oparte na kablu UTP


Obecnie sieci oparte na skrętce nie ekranowanej są najczęściej stosowanym środkiem transmisji danych. Używa się jej zarówno w zastosowaniach amatorskich jak i w poważnych przedsięwzięciach. Swoją popularność zawdzięcza przede wszystkim, modularnej budowie, niskiej awaryjności oraz bardzo korzystnemu współczynnikowi możliwości do ceny. Szczególnie ta ostatnia cecha skłania do coraz częstszego stosowania w prywatnych sieciach LAN.


Zalety sieci UTP

Posiada bardzo korzystny stosunek możliwości do ceny.
Jest prosta w montażu.
Charakteryzuje się duża 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.




Oto 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 "zawrotne" 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, iż używamy 4 a nie 2 pary wewnętrznych przewodów skręcanych oraz w konsekwencji samym ułożeniem przewodów we wtyczce. Kolejne parametry podobne.

W 1999 roku został ustalony standard 1000Base-T, pozwala on osiągnąć transfer rzędu 1Gb/s i 2Gb/s w trybie Full-Duplex (pozostałe wartości jak przy 100Base-T4). Co prawda nie jest jeszcze stosowany w sieciach amatorskich lecz za 5 lat to kto wie?




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 durzą 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 (zob. rys. powyżej), 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

Przewody transmisyjne zaznaczono wytłuszczeniem, pozostałe nie są używane (tzn. są tylko dla ozdoby, cóż za marnotrawstwo :)?), co wcale nie oznacza, że trzeba je obcinać, usuwać lub w jakikolwiek inny sposób wykorzystywać. Takie działania mogą tylko spowodować nieprawidłowe działanie sieci.



Wtyk RJ-45 w rzutach bocznym i górnym


W sieciach 10Base-T i 100Base-TX stosuje się dwa typy podłączeń końcówek RJ-45:

Zgodne (proste) - wszystkie kabelki 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 kabelek nazywa się cross-over.


Oto schematy owych połączeń (dot. 10Base-T i 100Base-TX)





Wtyczka 1


Nr


Kolor przewodu


Nr


Wtyczka 2




Odbiór +


1


Biało - Pomarańczowy


1


Transmisja +




Odbiór -


2


Pomarańczowy


2


Transmisja -




Transmisja +


3


Biało - Zielony


3


Odbiór +




(nie używane)


4


Niebieski


4


(nie używane)




(nie używane)


5


Biało - Niebieski


5


(nie używane)




Transmisja -


6


Zielony


6


Odbiór -




(nie używane)


7


Biało - Brązowy


7


(nie używane)




(nie używane)


8


Brązowy


8


(nie używane)



Schemat kabla o końcówkach połączonych zgodnie









Wtyczka 1


Nr


Kolor przewodu


Nr


Wtyczka 2




Odbiór +


1


Biało - Pomarańczowy


3


Transmisja +




Odbiór -


2


Pomarańczowy


6


Transmisja -




Transmisja +


3


Biało - Zielony


1


Odbiór +




(nie używane)


4


Niebieski


7


(nie używane)




(nie używane)


5


Biało - Niebieski


8


(nie używane)




Transmisja -


6


Zielony


2


Odbiór -




(nie używane)


7


Biało - Brązowy


4


(nie używane)




(nie używane)


8


Brązowy


5


(nie używane)




Schemat kabla o końcówkach połączonych krzyżowo





... i jeszcze jeden schemat, jeśli ktoś nie lubi tabelek



Rodzaje połączeń w sieciach UTP






Legenda
K
komputer

---
kabel zgodny

===  
kabel crossover  

(( ))
urz. sieciowe


Karta sieciowa - Koncentrator - Jest to najważniejsze połączenie. Za jego pomocą przyłącza się komputer do centralnie położonego urządzenia sieciowego, które to umożliwia przesył pakietów do innych stacji roboczych. Stosuje się tu połączenie zgodne. (1 do 1, 2 do 2, ...). Maksymalna odległość pomiędzy HUB-em a komputerem wynosi podobnie jak we wszystkich innych połączeniach z wykorzystaniem skrętki 100 metrów.


K
|
K---((HUB))---K
|
K


Karta sieciowa - Karta sieciowa - Specyfikacja UTP pozwalają podłączyć ze sobą dwa i tylko dwa komputery bez użycia HUB-a. Do tego połączenia stosuje się (podobnie jak przy łączeniu HUB-ów) kabelek krzyżowy (cross-over)


K===========K }maks 100m

Koncentrator - Koncentrator - Koncentratory można łączyć w celu zwiększenia liczby dostępnych portów przyłączeniowych lub aby poszerzyć zasięg sieci. Należy pamiętać iż max odległość pomiędzy koncentratorami wynosi również 100m. Użyć tu można kabla cross-over wpiętego do dowolnego portu HUB-a lub zwykłego zgodnego przewodu pod warunkiem iż HUB posiada stosowny port up-link, umożliwiający wewnętrzne krzyżowanie. Wtedy wystarczy umieścić zgodny kabel w owym porcie i nacisnąć przycisk X - cross



K K
| |
K---((HUB))===((HUB))---K
| |
K K

połączenie z zastosowaniem kabla cross-over

K K
| |
K---((HUB))---((HUB))---K
| |
K K

połączenie z zastosowaniem portu up-link




Łącząc w powyżej podany sposób koncentratory powstaje pewnego rodzaju "segment" sieci, czyli tzw. domena kolizji. Ilość koncentratorów w owym segmencie warunkuje opóźnienie w propagacji pakietów z jednego końca segmentu do drugiego oraz w konsekwencji ilość tą ogranicza czas trwania odstępu między-ramkowego. Zasadniczo przyjmuje się iż bezpieczną granicą są 4 (słownie cztery) HUB-y połączone kaskadowo (czyli jeden za drugim) dla sieci 10Base-T. Inaczej mówiąc skrajnie oddalone od siebie komputery nie powinny być połączone przez więcej niż 4 hub-y. W przypadku konstrukcji 100Base-TX jest to max 1 HUB klasy I (pierwszej) lub max 2 HUB-y klasy II (drugiej). Aby połączyć ze sobą więcej urządzeń (HUB-ów) można zastosować Switch (Przełącznik) lub Router, dzieląc w ten sposób ją na kilka segmentów. Należy przy tym uważać aby promień sieci nie był większy niż 1 km (choć Wam chyba to nie grozi) dla sieci 10Mb/s. Przy prędkości 100Mbit/s norma dopuszcza promień 100m. Kolejną barierą jest ilość Przełączników połączonych kaskadowo - wynosi ona 7 urządzeń. Przy dalszej rozbudowie sieci należy wykorzystywać Router-y - tu nie ma praktycznie żadnych ograniczeń ilościowych.

K K K K K
| | | | |
K---((HUB))---((HUB))---((Przełącznik))---((HUB))---((HUB))---K
| | | | |
K K K---((HUB)) ((HUB)) K
| |
K K




budowa 5-segmentowej sieci z zastosowaniem przełącznika





Co trzeba mieć


Aby zbudować prostą sieć 10Base-T lub 100Base-TX należy się zaopatrzyć w następujące komponenty:

Karta
Jeśli chodzie o sieci UTP nie należy się zbytnio rozpędzać z wydawaniem pieniędzy, ważne jest tylko aby karta był kompatybilna z obowiązującymi standardami, posiadała gniazdko RJ-45 oraz współpracowała z wybranym przez nas standardem. Można także zwrócić uwagę na obsługę trybu full-duplex co umożliwi przesył danych z dwa razy większą prędkością (ta opcja zazwyczaj występuje w kartach 100Mb/s (co daje 200Mb/s) w dziesiątkach rzadziej). Oczywiście inne są karty dla 10Base-T oraz dla 100Base-TX. Sieiciówki pracujące z prędkością 10Mb/s dostępne są w wersjach z jednym złączem RJ-45 oraz w tzw. wersji combo (BNC+RJ-45), należy tu zaznaczyć iż adapter umożliwia pracę tylko i wyłącznie w jednym z wyżej wymienionych standardów - żadnych przeplatanek. Jeśli chodzi o ich ceny to rozpoczynają się od 40zł dochodząc aż do 300zł w bardziej zaawansowanych modelach. Szybsza modyfikacja (100Base-TX) - fast-ethernet zezwala na pracę zarówno w sieciach o przepustowości 10Mb/s jak i 100Mb/s, jednak jest znacznie droższa od swojego poprzednika. Najtańsze modele można dostać już od 50zł. Adaptery z wyższych półek, przeznaczone do serwerów mogą nawet kosztować 500zł.


Kabel
należy zakupić w ilości przekraczającej o 15% wymierzoną uprzednio odległość. W ten sposób zabezpieczamy się przed koniecznością jego późniejszego dokupywania (już nie po hurtowych cenach). Powinna to być cztero-parowa skrętka nie ekranowana zgodna ze standardem 10(100)Base-T(X) najlepiej kategorii piątej, cena ok. 450zł/305 metrów. Klasy trzeciej i niższych nie polecam ze względu na o wiele gorsze parametry elektryczne. Poza tym zakup lepszego kabla pozwala w łatwy sposób przejść na większą prędkość sieci. Na tą decyzję może wpłynąć "niewielka" różnica w cenie obu przewodów. Kabel nie ekranowany jest przeznaczony do instalacji wewnętrznych i raczej nie powinno się go używać do łączenia budynków. Do tego celu stosuje się specjalny ekranowany kabel FTP lub podwójnie ekranowany STP niewrażliwy na większość zakłóceń i bardziej odporny mechanicznie. Niestety jego cena jest do dwuch razy wyższa od nie ekranowanej wersji.


Wtyczki
Tu nie ma co się zbytnio rozpisywać, po prostu należy kupić wyki RJ-45 w ilości dwa razy większej od liczby odcinków kabla łączących poszczególne urządzenia w sieci, plus klika na zapas.


Koncentrator Jest to najważniejsze urządzenie w sieci, od jego jakości zależeć będzie przyszły transfer, oraz komfort pracy. Uprzednio zaoszczędzone pieniądze na kratach sieciowych polecam "władować" właśnie w to urządzenie. Interesować będą nas dwa typy HUB-ów: o przepustowości 10 i 100Mb/s. Należy zakupić urządzenia o większej liczbie portów przyłączeniowych niż to konieczne, biorąc pod uwagę przyszły rozrost sieci. Dziesiątki często posiadają złącze BNC dzięki niemu można połączyć sieć UTP z 10Base-2-ką. Należy także sprawdzić czy koncentrator posiada port up-link pozwalający w łatwy sposób połączyć dwa takie urządzenia. Jeśli chodzi o urządzenia fast-ethernetowe to występują one w dwóch rodzajach 10/100 i żatko już spotykane 100. Jak się łatwo domyślić te pierwsze pozwalają na pracę w obu standardach a setki tylko i wyłącznie z prędkością 100Mb/s. Przy zakupie HUB-ów typu 10/100 należy zwrócić uwagę czy umożliwiają jednoczesną pracę z oboma dostępnymi prędkościami, w innym przypadku nawet gdy jeden komputer pracuje z niższą przepustowością cała sieć zwolni do 10Mb/s, rozwiązanie to jest droższe lecz na pewno się opłaci. Jeśli chodzi o ceny to najtańszy czteroportowy HUB 10Mb/s kosztuje ok. 110 zł. Za podobne urządzenie pracujące z 10 razy wyższą prędkością przyjdzie nam zapłacić conajmniej 250zł. Jest więc w czym wybierać!


Zaciskarka to urządzenie jest niestety niezbędne przy budowie każdej sieci opartej na skrętce. Pozwala zacisnąć wtyki RJ-45 na kablu. Droższe modele potrafią także odpowiednio przycinać kabel. Owa zabawka kosztuje od 80-200zł.

* ceny podane w tym artykule są przybliżone, ostatnio sprawdzałem je w kwietniu 2002r.



Instalacja


Instalacja okablowania w sieciach UTP jest nieco bardziej skomplikowana i uciążliwa niż budowa sieci 10Base-2. Należy przeznaczyć na ten proces więcej czasu (i kasy) i co najważniejsze wszystkie poniżej opisane czynności wykonywać szczególnie dokładnie i ostrożnie. Pozwoli to zaoszczędzić czas na późniejszym sprawdzaniu sieci, oraz gwarantuje poprawne działanie LAN-u.
Po zainstalowaniu w komputerach kart sieciowych i rozmieszczeniu kabli oraz koncentratorów można przystąpić do instalacji wtyczek modularnych typu RJ-45.
Każdy kabel powinien być zakończony z obu stron właśnie taką wtyczką (mimo wszystko nie zawsze jest to takie oczywiste jak by się wydawało :-)).







Ay zainstalować wtyczkę na kablu należy:



Przyciąć końcówkę kabla tak aby była prostopadła do obrysu przewodu i aby wszystkie osiem składowych przewodów transmisyjnych miało równą długość.
Kolejnym krokiem jest usunięcie (zazwyczaj szarej) izolacji zewnętrznej na długości około 1 cm. Należy przy tym uważać aby nie uszkodzić żadnego z wewnętrznych (kolorowych) przewodów transmisyjnych.



Teraz należy umieścić we wtyczce kabelki w żądanej kolejności (zależnie czy ma to być kabel cross-over czy zgodny). Upewnijcie się że weszły głęboko do złącznika i żaden z nich nie wystaje.
Ostatnim już krokiem jest zamieszczenie tak przygotowanej RJ-45 w zaciskarce (obciskarce czy szczypcach zaciskowych różnie to zwał ale chodzi o to samo urządzenie) i ściśnięcie szczypiec co spowoduje przebicie przewodów blaszkami i zaciśnięcie go we wtyczce. (chyba nie muszę pisać jak się wyjmuje złącznik z zaciskarki)

Uwaga wtyk RJ-45 może zostać użyty (zaciśnięty) tylko raz, po jego demontażu nadaje się tylko do śmieci.

Należy teraz sprawdzić czy przewody zostały prawidłowo zaciśnięte. I umieścić wtyczkę w docelowym urządzeniu.
Bardzo ważną sprawą jest to aby budować sieć segmentarycznie (ciekawe czy takie słowo istnieje :-)). Oznacza to iż najpierw łączymy 2 urządzenia sieciowe sprawdzamy czy działają, dalej podłączamy trzecie sprawdzamy jeśli wszystko gra (lampki świecą i mrugają radośnie) instalujemy kolejne komponenty.

Ściskanie złącznika modularnego.



Jak to robią profesjonaliści



Wyżej przedstawiony schemat łączenia elementów aktywnych stosowany jest w sieciach amatorskich, gdzie wszystkie połączenia wykonuje się na stałe. We większych konstrukcjach budowanych w firmach, akademikach itd., używa się nieco inną metodę przyłączania stacji roboczych do koncentratorów. Mianowicie przewód ten składa się z trzech odcinków.

Pierwszy odcinek tworzy kabel krosowy. Łączy on koncentrator z gniazdkiem lub panelem krosowym (panel krosowy to taka metalowa listwa 12-48 gniazdkami połączonymi z HUB-em). Przewód ten wykonywany jest z cieniutkich niewrażliwych na zginanie linek pokrytych elastyczną koszulką. Jego długość nie przekracza 50 cm.

Do owego gniazdka lub panelu przyłącza się najważniejszy element czyli przewód trasowy. Zakończony jest on z obu stron gniazdkiem RJ-45 (lub wtyczką i gniazdkiem w przypadku zastosowania panelu krosowego). Charakteryzuje się on większą wytrzymałością do przewodu krosowego oraz mniejszą wrażliwością na zakłócenia lecz nie pozwala na tak częste zginanie. Kabel ten prowadzimy do pomieszczenia z komputerem i mocujemy w ścianie podobnie jak gniazdko telefoniczne.

Ostatnim już odcinkiem jest tak zwany kabel przyłączeniowy. Łączy on kartę sieciową z umieszczonym w ścianie gniazdem RJ-45. Charakteryzuje się on takimi samymi parametrami jak kabel krosowy a różni go maksymalna długość wynosząca 7 m.
W przypadku niewielkich odległości (powiedzmy do 10 m) można pominąć kabel krosowy i trasowy.



{Karta }
{ }x---------x================x---------xHUB
{Sieciowa}

przyłączeniowy trasowy krosowy

x wtyczka/gniazdko

schemat kabla łączącego elementy aktywne w sieci
W sieciach amatorskich zazwyczaj pomija się odcinki krosowe i przyłączeniowe na rzecz kabla trasowego. Taka konstrukcja w zupełności wystarcza w przypadku stosowania skrętki nie ekranowanej, niemniej jednak w wypadku budowy odcinka z wykorzystaniem ekranowanego kabla STP lub FTP zaleca się użyć także pozostałe dwa odcinki oraz specjalne złącza RJ-45 dostosowane do ekranowanej wersji kabla.








Część ilustracji zaciągnięta z
serwisów Gallegher, LAN Zone
i z Projektu sieci osiedlowej II