Úvodní stránka :: Ostatní :: Základy strukturované kabeláže

Letectví Koníci Ostatní

Základy strukturované kabeláže

Článek pojednává o základních prvcích strukturované kabeláže, která slouží k propojení jednotlivých uživatelů v rámci počítačové sítě. Jedná se o soubor metalických a optických prvků, které podporují přenos digitálních a analogových signálů. Tento článek pojednává o metalické části strukturované kabeláže.

Metalická strukturovaná kabeláž využívá k přenosu signálu čtyři kroucené páry. Pomocí tohoto kabelu jsou propojené jednotlivé prvky datové sítě. Topologie sítě je většinou hvězda, logicky je každý počítač přímo propojen se switchem. Fyzicky je propojení realizováno následujícími prvky: patch kabelem, který vede z počítače do datové zásuvky. Z datové zásuvky (keystonu) vede datový kabel do patch panelu v datovém rozvaděči, odkud je opět patch kabelem propojen s aktivním prvkem (switchem). K aktivnímu prvku může být takto připojeno více počítačů, viz obrázek níže.

Topologie sítě

Topologie sítě

Celková délka (vzdálenost přenosového kanálu od PC k aktivnímu prvku) nazýváme channel. Tato délka může být maximálně 100 m. Délka od datové zásuvky k patch panelu (vzdálenost většinou pevně nainstalovaného kabelu) se nazývá Permanent link a může být maximálně 90 m dlouhá. Na patch kabely nám tedy zbývá cca 10 m. Pokud tyto délky překročíme, může se stát, že síť kvůli útlumu na vedení nebude fungovat. Pokud by na takovém vedení mělo proběhnout certifikační měření, tak s největší pravděpodobností neprojde.

Zapojení konektorů RJ45 (keystone) dle normy TIA/EIA-568-B

Keystony nebo konektory RJ45 se obvykle zapojují dle normy, která stanovuje dva možné typy zapojení, a to T568A a T568B. V Evropě se většinou používá druhé jmenované. Na obrázku jsou zobrazené očíslované piny konektoru RJ45, do kterých se připojují jednotlivé barevně označené vodiče kabeláže.

Pin T568A T568B
1 Zeleno-bílý Oranžovo-bílý
2 Zelený Oranžový
3 Oranžovo-bílý Zeleno-bílý
4 Modrý Modrý
5 Modro-bílý Modro-bílý
6 Oranžový Zelený
7 Hnědo-bílý Hnědo-bílý
8 Hnědý Hnědý

 

Zapojení konektoru RJ45

Zapojení konektoru RJ45

Pro přenosy 10 Mbps nebo 100 Mbps ethernetu se používají pouze dva páry vodičů - piny číslo 1, 2, 3, 6. Pro 1 Gbps nebo rychlejší přenos se používají všechny páry vodičů.

Rozdělení kabelů dle typu jádra

Pro horizontální kabeláž se používá kabel s pevným jádrem - drát. V angličtině je označován solid. Dráty by měly být vyrobeny z mědi, a to kvůli její vodivosti a samotným vlastnostem. Proto se prosím vyvarujte kabelům s označením CCA atd.. Jedná se o kabely vyrobené z hliníku, na které je nanesena tenká vrstva mědi. Tyto kabely kvůli vysokému útlumu neumožňují přenést data na vzdálenosti dané normou.
Pro výrobu patch kabelů (pohyblivých přívodů např. k počítači) se používá jádro typu lanko (anglicky stranded). Lanko má větší elektrický odpor a proto se nedoporučuje používat patch kabely delší než 20 m.
K této problematice také patří konstrukce konektorů RJ45. Pro lanka a pro dráty existují jiné typy, které odpovídají danému typu vodiče.

Klasifikace metalických kabelů dle norem

Standardizační instituce jako jsou TIA, IEC, ISO, CENELEC, ANSI určují fyzické a elektrické parametry komponentů strukturované kabeláže (standardy). Díky standardizaci jsou jednotlivé prvky sítě kompatibilní. Hlavní používané standardy jsou v Severní Americe EIA/TIA 568 a v Evropě používaný je používaný ISO/IEC 11801. Z evropské normy bychom měli vycházet. Hlavním důvodem pro používání je certifikace, která by se měla řešit dle platných norem v daném regionu. Evropské normy jsou přísnější než americké.

ISO/IEC 11801 definuje tzv. kategorie kabelů a třídy (class) vedení:

Kategorie Třída Popis
Cat 3 Class C Jedná se o dnes historicky nejstarší používanou kategorii. Dříve se používala pro přenos dat, dnes slouží jen pro přenos telefonních hovorů. Maximální přenosová rychlost v tomto případě byla 10 Mb/s. Šířka přenosového pásma je 16 MHz.
Cat 5e Class D Dle ISO/IEC se jedná o kategorii 5, americké normy znají i označení 5E. V Evropě je zažitý název Cat 5e. Jedná se dnes o nejrozšířenější kategorii používanou v České republice. Maximální přenosová rychlost je 1 Gbps. Šířka přenosového pásma je 100 MHz. V této kategorii se používají jak nestíněné tak stíněné komponenty. Používají se konektory RJ45.
Cat 6 Class E Kategorie 6 byla zavedena v roce 2002 a měla zavést přenosovou rychlost až 10 Gbps. Dalším přínosem mělo být unifikování a zlevnění výroby aktivních prvků. Bohužel výrobci tuto kategorii nepodpořili a přenosová rychlost zůstala na 1 Gbps. Na krátké vzdálenosti (do 55 m) lze po určitých úpravách přenášet 10 Gbps. Hlavním rozdílem oproti Cat 5e je větší šířka pásma - 250 MHz, která se odráží ve větší spolehlivosti přenosu. Díky větší kvalitě kabeláže a koncových prvků se tato kategorie také používá pro přenos napájení přes ethernet, tzv. PoE (Power over Ethernet). Opět je využívána nestíněná i stíněná kabeláž a konektory RJ45.
Cat 6a Class EA Jedná se o kategorii z roku 2008. Opět je u této kategorie zvýšena šířka pásma až na 500 MHz, díky tomu se zvýšila datová propustnost až na 10 Gbps po celé délce spoje.
Cat 7 Class F Kategorie 7 se začala používat v roce 2002. Paradoxem je, že normovaná byla pouze pro samotný kabel, a nikoliv pro ostatní komponenty, jako jsou patch panely, zásuvky atd. Používání této kategorie kvůli minimální podpoře pomalu klesá. Šířka pásma této kategorie je 600 MHz. V této kategorii se výhradně používá kabel se dvojím stíněním (S/FTP) a nestandardní konektory nebo konektory určené i pro 10 Gbps přenos, tudíž pro kategorii Cat 6a.
Cat 7a Class FA Nová kategorie pracující v šířce pásma 1000 MHz. Vzniká jako náhrada kategorie 7. Opět je definována pouze pro kabel, konektory zatím normou nejsou specifikovány. Zatím je určena pro 10 Gbps přenosovou rychlost, do budoucna možná rychlost 40 Gbps.

Rozdělení kabeláže dle typu stínění

V normě ISO 11801 je také specifikováno přesné názvosloví pro různé typy stínění datových kabelů. Kabely mohou být:

Stínění se provádí buď pomocí folie, pak se v označení kabelu objevuje písmeno F (foiled). Dalším typem je oplet, tento typ se označuje písmenem S. A nestíněné kabely se označují písmenem U (unshielded). Norma také stanovuje přesné umístění jednotlivých typů stínění ve zkratkách používaných pro datové kabely. Kde na prvním místě je celkové stínění, za lomítkem následuje stínění jednotlivých párů. Bohužel plno výrobců a dodavatelů tohle značení neakceptuje a kabely jsou značeny například nejednoznačnými zkratkami FTP, STP atd. Konkrétně u kabelu STP, kde se často používá vysvětlení zkratky jako shielded twisted pair – stíněný kroucený pár, je typ stínění velmi nejednoznačný.

U/UTP

(také UTP). Jedná se o nestíněný kabel. Jedná se o nejrozšířenější variantu. Používá se u kabeláží kategorie Cat 5e, 6.

F/UTP

(také FTP). Stínění je provedeno pomocí fólie celkově, jednotlivé páry nejsou navzájem od sebe odstíněné. Používá se u kabeláží kategorie Cat 5e, 6.

SF/UTP

Jedná se o datový kabel, který používá dvojí stínění na plášti – oplet a fólii. Hodí se pro použití v průmyslu, kde může docházet k velkému elektromagnetickému rušení z venkovního prostředí. Vyrábí se v kategoriích Cat 5e.

U/FTP

Kabel je celkově nestíněn, jednotlivé páry jsou od sebe stíněny fólií. Hlavním důvodem stínění jednotlivých párů je, aby mezi nimi nedocházelo k přeslechům (crosstalk). Používá se u kategorií Cat 6, 6a.

S/FTP

Kabel je celkově stíněn opletem, jednotlivé páry jsou stíněny fólií. Použití je u kabeláže kategorie Cat 6, 6a, 7, 7a.

F/FTP

Celkové stínění je provedeno fólií, stejným způsobem jsou odstíněné i jednotlivé páry. Používá se u kabelů kategorie Cat 6, 6a.

U některých dodavatelů se za označením kabelů objevuje zkratka PiMF (Pairs in Metal Foil), jedná se o označení stínění fólií u jednotlivých párů.

Označování průměrů vodičů

Průřez jednotlivých drátků (lanek) u datových kabelů se většinou označuje zkratkou AWG (American Wire Gauge). Paradoxně vyšší číslo AWG značí menší průřez vodiče. Označení souvisí s výrobou vodičů. Drát se vyrábí postupným válcováním základní tyče na menší průřezy. Počet válcovacích procesů je úměrný číslu AWG.

Typické hodnoty AWG používané u datových kabelů
AWG Průměr (mm) Průřez (mm2)
23 0,5733 0,258
24 0,5106 0,205
25 0,4547 0,162
26 0,4049 0,129

Základní pojmy k měření strukturované kabeláže

V případě, že klient od Vás bude chtít protokol o měření, popřípadě certifikačního měření, určitě se setkáte s těmito pojmy:

NVP

(Nominal Velocity of Propagation) - poměr rychlosti přenosu signálu v kabelu k rychlosti světla ve vakuu. Tento parametr se používá pro přesné měření délky segmentu. Většinou se udává výrobcem na obalu nebo ve specifikaci. Lze jej také dopočítat z měření. NVP se zadává do měřicích přístrojů, které z něj dopočítávají další parametry sítě.

NEXT

(Near End Cross Talk) - přeslech signálu na blízkém konci. Změřená hodnota vyjadřuje, kolik rušivého signálu se dostane z jednoho páru do jiného. Měření se provádí na stejném konci kabelu, jako je umístěný zdroj.

FEXT

(Far End Cross Talk) – přeslech signálu na vzdáleném konci. Stejné jako NEXT, jen se měří na vzdáleném konci.

PSNEXT

(Power Sum NEXT) – je vypočítaná hodnota z naměřeného NEXTu. Vyjadřuje výkonový součet přeslechů. Dává nám představu, kolik rušivého signálu se dostává ze tří párů do zbývajícího čtvrtého.

Útlum

(Attenuation) - Jedná se o zeslabení přenášeného signálu, které je způsobené odporem. Je vyjádřen v dB.

ACR-N

(Attenuation to Crosstalk Ratio) - jedná se o parametr, který se vypočítá jako rozdíl z naměřených hodnot NEXTu a útlumu.

ACR-F

(Attenuation to Crosstalk Ratio) - stejný parametr jako ACR-N, jen se počítá z hodnoty FEXTu.

PSACR-F

(Power Sum ACR-F) – výkonový součet odstupu přeslechu na vzdáleném konci.

Zpoždění signálu

(Propagation Delay) – hodnota vyjadřující zpoždění signálu z jednoho konce kabelu na druhý.

Rozdíl zpoždění

(Delay Skew) – je rozdíl zpoždění signálu na nejrychlejším a nejpomalejším páru.

Závěrem

V tomto článku byly stručně vysvětleny hlavní principy strukturované kabeláže, která se v současné době používá. Stručně zde byly popsány jednotlivé kategorie kabelů a k ním přiřazené třídy, hlavní konstrukce kabelů a v neposlední řadě hlavní parametry, které se vyhodnocují v případě certifikačního měření.

Kam dále:

  1. Zpět na: Ostatní

Informace

Aktualizováno: 23.1.2015
Napsáno pro: ELKOV elektro a.s.