Koaxiální kabel a kroucená dvoulinka
Jednou z odlišností lokálních a rozlehlých počítačových sítí je vztah jejich provozovatelů k prostředkům, které slouží k propojování uzlových počítačů. V případě rozlehlých sítí jde vesměs o přenosové cesty resp. okruhy či kanály, pouze pronajaté od spojové organizace, která je jejich vlastníkem.
V případě lokálních počítačových sítí si nezbytné prostředky propojení zřizují provozovatelé sítě sami, a tyto pak zůstávají jejich majetkem. Nejčastěji jde o různé druhy drátových přenosových cest (kabelů), v poslední době se však stále více prosazují také optické kabely.
Možnosti využití jednotlivých druhů kabelů jsou určeny především jejich kvantitativními parametry. K nejdůležitějším patří:
- přenosová rychlost, kterou lze na daném kabelu dosáhnout: u drátových přenosových cest se pohybuje v řádu jednotek až desítek Mbitů za sekundu, u optických kabelů je ještě vyšší.
- útlum (attenuation): představuje zeslabení přenášeného signálu. Je způsoben odporem, který kabel klade přenášenému signálu - bývá větší pro vyšší frekvence přenášeného signálu (a tedy pro vyšší přenosové rychlosti), a roste také se zmenšováním průměru kabelu. Celková hodnota útlumu je přímo úměrná délce kabelu a je jedním z rozhodujících faktorů, které určují maximální použitelnou délku souvislého úseku (segmentu) kabelu.
- odolnost vůči rušení (interference): v okolí kabelu může docházet k různým jevům, které mají nepříznivý vliv na přenášený signál - jde např. o provoz různých elektrických spotřebičů apod. Každý druh kabelu vykazuje obecně jinou odolnost vůči rušení.
V důsledku útlumu a rušení pak dochází zkreslení (distortion) přenášeného signálu, které se u datových přenosů v konečné podobě projevuje příjmem jiných dat, než jaké byly skutečně vyslány.
Dnes zřejmě nejpopulárnější drátovou přenosovou cestou je tzv. koaxiální kabel (coaxial cable). Tvoří jej vnitřní vodič (měděný nebo postříbřený), kolem kterého je nanesena izolující vrstva dielektrika - viz obr. 19-1. Na této vrstvě je pak naneseno vodivé opletení, které je samo překryto další izolující vrstvou - vnějším pláštěm.
 |
Hlavní efekt vodivého opletení spočívá především v odstínění vnitřního vodiče od vlivu vnějšího rušení - koaxiální kabely jsou proto vůči rušení dosti odolné. Vyrábí se v různých provedeních, které se liší rozměry, mechanickým provedením i hodnotou tzv. impedance, která vyjadřuje odpor, kladený střídavému signálu.
Koaxiální kabely se používají např. v lokálních sítích Ethernet. Zde je základním typem koaxiální kabel o vnějším průměru 10 mm, se čtyřnásobným opletením a impedancí 50 Ohmů. Souvislý segment tohoto kabelu může mít délku až 500 metrů, na větší vzdálenosti je pak nutné vzájemně spojovat více segmentů pomocí tzv. opakovačů (o nich si budeme povídat později). Formální označení tohoto kabelu je RG-11, v praxi je ale označován spíše jako tlustý Ethernet (Thick Ethernet), nebo také jako žlutý kabel (Yellow Cable) - vzhledem ke svému velkému průměru resp. své charakteristické barvě. Jeho výhodou je především značný dosah a velká odolnost proti rušení, nevýhodou pak vysoká cena a malá ohebnost.
V mnoha konkrétních aplikacích však nejsou kvality tlustého Ethernetu dostatečně využity, a tak se zde používá tzv. tenký Ethernet (Thin Ethernet) - o stejné impedanci (50 Ohmů), polovičním průměru (4,9 mm), jen se dvojitým opletením a přibližně 5x lacinější, nebo tzv. Cheapernet, který má jen jednoduché opletení. Vyšší útlum těchto kabelů a jejich menší odolnost vůči rušení dovolují vytvářet souvislé segmenty jen do cca 185 metrů. Velkou roli hraje často také výrazně větší ohebnost "tenkého" Ethernetu, formálně označovaného jako RG-58. Všechny tři dosud uvedené druhy koaxiálních kabelů se v sítích Ethernet standardně používají pro přenosové rychlosti 10 Mbit/sekundu.
V sítích Arcnet se používá jiný druh koaxiálního kabelu, o impedanci 93 Ohmů (označovaný jako RG-62), který se používá také u sálových počítačů IBM pro připojování terminálů k terminálovým řadičům. Kromě toho se používá také koaxiální kabel o impedanci 75 Ohmů, převzatý z televizní techniky (označovaný jako CATV kabel).
Vedle koaxiálních kabelů připadají v úvahu pro propojování uzlových počítačů také dvojice běžných jednožilových vodičů. Aby se co možná nejvíce minimalizoval vliv rušení, používá se pro tyto vodiče tzv. diferenciální buzení - což znamená, že přenášenou informaci vyjadřuje rozdíl signálů na obou vodičích. Dojde-li pak vlivem vnějšího rušení ke stejné změně signálu na obou vodičích, na rozdílu obou signálu se to neprojeví.
Dva paralelně vedoucí vodiče však vždy fungují jako jednoduchá anténa. Při souběžném vedení více takovýchto dvojic pak může mezi nimi docházet k nežádoucímu přeslechu, tedy ke vzájemnému ovlivňování přenášených signálů. Lze jej výrazně omezit zkroucením jednotlivých dvojic vodičů, což minimalizuje jejich chování jako antény - tak vzniká tzv. kroucená dvoulinka (Twisted Pair) - viz obr. 19-1. b/.
Ještě větší odolnosti proti rušení lze dosáhnout stíněním dvojice vodičů - pak jde o tzv. stíněnou kroucenou dvoulinku (Shielded Twisted Pair), která je pak ovšem dražší než původní nestíněná kroucená dvoulinka (Unshielded Twisted Pair).
Kroucená dvoulinka se používá mj. také v telefonní technice - běžné telefonní přípojky jsou vesměs realizovány právě tímto způsobem. Pomocí kroucených dvoulinek jsou řešeny i telefonní rozvody v rámci budov, od pobočkové ústředny hvězdicovitě do jednotlivých bytů, kanceláří apod. V rámci existujících telefonních instalací, zvláště těch, které byly prováděny v nedávné době, mohlo zůstat mnoho nevyužitých párů, původně zamýšlených jako rezerva. To je výzva, kterou tvůrci lokálních sítí nemohli nechat bez odezvy.
V současné době již lze stíněnou dvoulinku používat v různých typech lokálních sítí. Pro sítě Ethernet byl v nedávné době přijat standard, definující způsob použití kroucené dvoulinky telefonního typu pro přenosy rychlostí 10 Mbit za sekundu. Tedy stejně rychle, jako po koaxiálním kabelu. Rozpracován je také standard pro FDDI přenos pro kroucené dvoulince rychlostí 100 Mbit za sekundu (označovaný také jako standard CDDI nebo Copper Distributed Data Interface).