Računarske mreže

LEKCIJA   001

Pasivna mrežna oprema

Pasivna mrežna oprema predstavlja najjednostavniju komponentu računarskih mreža. Atribut “pasivna” potiče od ciljne karakteristike komponenti ove kategorije da  nad  mrežnim  saobraćajem ne  izvrše nikakvu  izmenu.  Pasivne komponente mreže čine:

•  utičnice
•  kablovi
•  paneli za prespajanje i za završavanje kablova (patch panel)
•  kablovi za prespajanje (patch cabel)
•  rek ormani
•  kanalice za vođenje kabla
•  …

Za prenos signala između računara većina današnjih mreža koristi kablove koji se  ponašaju  kao  mrežni  prenosni  medijumi.  Postoji  mnogo  različitih  tipova kablova koji mogu da se primene u različitim situacijama. Njihov broj je izuzetno veliki i obuhvata više od 2000 različitih tipova. Većina današnjih mreža koristi tri osnovne vrste kablova:

•  koaksijalne kablove
•  kablove sa upredenim paricama (twistedpair)
•  optičke kablove

Kroz upredene parice i koaksijalni kabl prenose se električni signali, dok se kroz optička vlakna prenose signali u vidu svetlosnih impulsa. Za ispravan rad mreže potrebno je da se kablovski sistem (kablovi i priključni elementi) formira od komponenti koje zadovoljavaju određene tehničke standarde.

Kablovi koji se koriste u jednoj mreži zavise od više parametara:

•  binarni protok

•  pouzdanost kabla

•  maksimalnu dužinu između čvorova

•  zaštitu od električnih smetnji

•  podužno slabljenje

•  tolerancije u otežanim uslovima rada
•  cenu i opštu raspoloživost kabla

•  lako povezivanje i održavanje

Koaksijalni kabl

Koaksijalni kablovi su u jednom periodu bili najrasprostranjeniji mrežni medijum za prenos podataka, i to iz više razloga: relativno su jeftini, laki, fleksibilni i jednostavni za rad. U svom najjednostavnijem obliku, koaksijalni kabl se sastoji od bakarne žice u sredini, oko koje se nalazi najpre izolacija, a zatim sloj od upletenog metala (širm) i, na kraju, spoljašnji zaštitni omotač. Svrha ovog oklopa je da apsorbuje elektromagnetne smetnje ili šum, i time spreči njihovo mešanje sa podacima koji se prenose. Kablovi koji imaju jedan sloj izolacije i jedan sloj od upletenog metala zovu se i kablovi sa dvostrukom zaštitom. Postoje, takođe, i kablovi sa četvorostrukom zaštitom (dva sloja izolacije i dva sloja širma), koji se primenjuju u sredinama sa jakim elektromagnetnim smetnjama.

Slika 3.1 :  Slojevi koaksijalnog kabla

Bakarni provodnik (žica) u sredini kabla prenosi elektromagnetne signale koji predstavljaju kodirane računarske podatke. Ovaj provodnik može biti od punog metala, ili u obliku više upletenih žica. Ukoliko je od punog metala, onda je to obično  bakar.  Provodnik  je  obložen  dielektričnim izolacionim  slojem  koji  ga odvaja od širma. Širm ima ulogu uzemljenja i štiti provodnik od električnog šuma i preslušavanja.

Kabl sa upredenim paricama

Kabl sa upredenim paricama (twisted pair cable) se sastoji od parova izolovanih bakarnih žica koje su obmotane (upredene) jedna oko druge. Upredanje se vrši u cilju otklanjanja elektromagnetnih smetnji. Broj uvrtaja po metru čini deo specifikacije tipa kabla jer što je broj uvrtaja po metru veći, veća je otpornost kabla na elektromagnetne smetnje. Na slici 3.2 prikazana su dva tipa ovog kabla: kabl sa neoklopljenim (Unshielded Twisted-Pair, UTP) i oklopljenim (Shielded Twisted-Pair, STP) paricama.

Slika 3.2 Kablovi sa neoklopljenim i oklopljenim paricama

Grupe parica se obično nalaze u zaštitnom omotaču i zajedno sa njim čine kabl. Pravila  strukturnog  kabliranja,  koje  se  danas  skoro  isključivo  koristi  za formiranje računarskih mreža, propisuju da se za povezivanje računara moraju koristiti  četvoroparični kablovi.  Upredanjem  se  poništava  električni šum  od susednih parica, ili ostalih izvora, kao što su motori, releji, transformatori i energetska instalacija. S obzirom da je problem elektromagnetne zaštite veoma ozbiljan, neki  proizvođači (IBM,  evropske firme)  su  razvili  tzv.  oklopljene kablove, koji oko  parica imaju određenu električno provodnu  strukturu koja pruža znatno veći nivo zaštite. U praksi postoje tri tipa oklopljenih kablova: FTP, S-FTP i STP.

Slika 3.3 Presek: Kablovi sa neoklopljenim i oklopljenim paricama

FTP  kabl  je  napravljen  tako  da  su  četiri  parice  potpuno  obavijene tankom metalnom   folijom.  Ova   folija   svoju   zastitnu   funkciju   obavlja  tako   što zahvaljujući visokoj impedansi reflektuje spoljne, ometajuće, elektromagnetne signale na učestanostima većim od 5 MHz i tako im onemogućava prodor do samih parica. Po odnosu cena/performanse u praksi su se najbolje pokazali FTP kablovi, tako da se oni najčešće i koriste.

Bakarne žice kablova sa uvrnutim paricama se sa hardverskim mrežnim interfejsom računara (npr. mrežnom Ethernet karticom) ne povezuju zasebno i direktno već putem odgovarajućih konektora. Najčešće korišćeni tip konektora je RJ (Registered Jack) i on se, u više varijanti, koristi kod telefonskih i računarskih mreža.

Slika 3.4 Konektor RJ45 i utičnica

Najčešći RJ konektori su:

RJ11 – jedna telefonska linija

RJ14 – dve telefonske linije

RJ12 i RJ25 – tri telefonske linije

RJ45 – Ethernet računarska mreža

Kablovi sa upredenim paricama za povezivanje sa računarima koriste RJ-45 konektore.

Za povezivanje bakarnih žica sa konektorima koristi se poseban tip alata – tzv. klešta za krimpovanje. Ovaj alat najčešće ima mogućnost za rad sa RJ45 i RJ11 konektorima. Raspored žica pri povezivanju  je  određen standardima 568A i

568B. Ovi standardise koriste kod računarskih mreža (RJ45 konektori). 568A je predloženi standard. Kablovi koji kombinuju 568A i 568B standarde se koriste za direktno povezivanje dva računara.

Optički kablovi

Kod ove vrste kablova, optička vlakna prenose digitalne signale u obliku modulisanih svetlosnih impulsa. Kablovi od optičkih vlakana ne podležu električnim smetnjama, imaju najmanje slabljenje signala duž kabla i podržavaju izuzetno velike brzine prenosa podataka na velikim udaljenostima. Koriste se i u slučajevima kada LAN mreža treba da poveže više objekata, gde se sa bakarnim kablovima mogu očekivati problemi sa uzemljenjem i atmosferskim pražnjenjima. Optičke veze osim velike brzine prenosa obezbeđuju i potrebno galvansko razdvajanje instalacija. Često se postavljaju u objektima, u slučajevima kada se predviđa veliki mrežni saobraćaj između spratnih razvoda u odnosu na centar mreže.

                                                                  

    Slika 3.5 Totalna refleksija kod prenosa kroz optičko vlakno

Sistemi prenosa sa optičkim kablovima se sastoje iz tri osnovna funkcionalna dela, a to su predajnik (izvor svetlosti – LED ili laserska dioda), optičko vlakno i prijemnik (foto senzor). Standardni električni signal se dovodi na LED ili lasersku diodu koje vrše konverziju u svetlost, zatim se svetlost “ubacuje“ u optičko vlakno na čijem drugom kraju je prijemnik koji vrši opto-električnu konverziju posle koje se dobija standardni električni signal. Princip po kome se informacija prenosi po optičkom vlaknu bazira se na fizičkom fenomenu pod nazivom totalna refleksija. Svako optičko vlakno se sastoji iz jezgra koga čini staklo određenog indeksa prelamanja i omotača presvučenog preko jezgra. Ovaj omotač je takođe od stakla, ali ono ima drugu vrednost indeksa prelamanja. Svetlost se ubacuje u jezgro pod određenim uglom potrebnim da dođe do totalne refleksije, zbog koje se svetlosni zrak neprestalno odbija od granične površine jezgro/omotač putujući tako kroz vlakno do prijemnika.

                                                                                  

Slika 3.6 Kabl sa optičkim vlaknom

Optička vlakna se mogu podeliti u dve osnovne grupe: na monomodna (singlemode) koja su tanja i omogućavaju prostiranje samo jednog svetlosnog zraka, i  multimodna  (multimode)  koja  su  deblja i  omogućavaju istovremeno prostiranje više zraka od više različitih izvora. U tehnološkom procesu je mnogo jednostavnije (a time i jeftinije) proizvesti vlakno većeg prečnika jezgra. To je razlog zbog kog se multimodna vlakna češće koriste. Pored toga, u veće jezgro je mnogo lakše “ubaciti“ svetlost iz izvora, pa su i predajnici jeftiniji jer svetlosni snop izvora ne mora biti toliko fokusiran kao u slučaju korišćenja monomodnog vlakna. Dakle, celokupni sistem baziran na multimodnom vlaknu je jeftiniji i takvi sistemi su danas dominantni kod lokalnih računarskih mreža. Sa druge strane, zbog većih rastojanja koja je potrebno premostiti, u telekomunikacijama su dominantna monomodna vlakna. Kod računarskih mreža svaki link (veza) zahteva dva vlakna – jedan za predaju a drugi za prijem.

 

Spajanje optičkih kablova

Pogledati video zapis koji će vam pomoći kada budete izučavali optičke kablove, odnosno kada se budete bavili pitanjem spajanja optičkih kablova.

Video: https://youtu.be/oAkW2G7GDBI