Pečujte o zdraví svých kabelů!

Počítačové viry, geniální hackeři, příliš zvídaví jedinci i nezkušení uživatelé mohou představovat vážné nebezpečí pro funkceschopnost a celkové "zdraví" každé lokální počítačové sítě. Již méně se ale ví, že zdrojem možná ještě většího ohrožení mohou být také nejrůznější skryté i méně skryté vady kabeláže. Tento článek popisuje možnosti, které pro boj s tímto záludným nebezpečím nabízí měřící přístroj (tester) SCANIUM tuzemské firmy DATOR3.

Každá lokální počítačová síť (pokud zrovna nepracuje na bezdrátovém principu), potřebuje ke svému fungování vhodné přenosové médium. Tím může být například koaxiální kabel, tzv. kroucená dvoulinka, či optické vlákno (resp. optická vlákna v rámci optického kabelu). Skutečné technické parametry, určující celkovou "kvalitu" kabeláže, pak rozhodujícím způsobem determinují funkceschopnost celé lokální sítě. Například ani ten nejgeniálnější program či sebelepší síťová karta si neporadí s přerušeným či zkratovaným kabelem. Ovšem i mnohem méně drastické vady mohou mít velmi nepříznivé následky: například špatně osazený konektor, nepřesné impedanční přizpůsobení či skrytá výrobní vada kabelu nemusí ještě znemožňovat komunikaci v síti, ale svou existencí může výrazně zvyšovat chybovost datových přenosů, a tím snižovat efektivní propustnost sítě.

Samotná povaha kabeláže pak také určuje efekt, který případná závada bude mít. Dojde-li například k závadě na kabelovém segmentu, realizovaném koaxiálním kabelem, ovlivňuje tato závada všechny uzly, připojené na tento segment. Naproti tomu závada na vedení, tvořeném tzv. kroucenou dvoulinkou (twisted pair), ovlivňuje jen jeden uzel (ten, který je tímto vedením napojen na rozvodný prvek typu rozbočovače). Důvodem je skutečnost, že koaxiální kabely vytváří tzv. mnohobodové spoje, zatímco kroucená dvoulinka umožňuje realizovat pouze spoje dvoubodové (mezi uzlem a rozbočovačem). I tato skutečnost je důvodem, proč se dnes již ustupuje od používání koaxiálních kabelů, a nově budované lokální sítě se budují téměř výhradně na strukturovaných kabelážních systémech, používajících kroucenou dvoulinku. Příslušné technologie i pracovní postupy jsou dnes již dovedeny do takového stupně dokonalosti, že na takovéto strukturované kabelážní systémy je poskytována až 15-letá záruka (jako například na systém Systimax firmy AT&T).

Další, zdaleka ne zanedbatelnou výhodou kabelážních systémů na bázi kroucené dvoulinky, je možnost automatické detekce a lokalizace závad v kabeláži. Síťové rozvody, řešené pomocí kroucené dvoulinky, mají přísně stromovitou topologii (vzhledem ke dvoubodovému charakteru spojení, které vytváří), a není tudíž větším problémem zabudovat do rozbočovačů (které tvoří uzly příslušného stromu) jednoduché obvody, které budou průběžně vyhodnocovat stav všech jednotlivých segmentů kroucené dvoulinky, a samy hlásit případné nestandardní situace, včetně jejich přesné lokalizace s přesností na spoj vedoucí mezi dvěma body (tj. na segment kroucené dvoulinky).

Jsou ale i dnes, v době strukturovaných kabelážních systémů s 15-letou zárukou, zapotřebí nějaké speciální nástroje pro měření "kvality" kabeláže? Odpověď je samozřejmě kladná: tyto nástroje jsou a vždy budou zapotřebí ve fázi budování kabelážních systémů, kdy je třeba otestovat (tj. proměřit) každý jednotlivý kabelový segment - to je totiž nutnou podmínkou k udělení garance na celý kabelážní systém. Dále budou takovéto speciální nástroje stále zapotřebí i pro takové sítě, které již existují a jsou provozovány - a nejvíce pak u těch, které byly vybudovány na bázi koaxiálních kabelů.

Co umí SCANIUM?

Měřící přístroj SCANIUM tuzemské provenience, který nedávno uvedla na trh firma DATOR3 LAN Services s.r.o., je malým kompaktním přístrojem, který pamatuje především na koaxiální rozvody a optické kabely. Je schopen detekovat zkratování či rozpojení metalických kabelů, dokáže měřit jejich délku a ohmický odpor, a ve spolupráci s osciloskopem pak i jejich impedanci, a lokalizovat případné impedanční rozdíly, signalizující různé vady (porušené stínení, špatně osazené konektory apod.). Toto přitom dokáže obecně pro všechny metalické kabely (tvořené dvojicemi vodičů), a tedy jak pro koaxiální kabely, tak i pro tzv. kroucenou dvoulinku. Zatímco ale v případě koaxiálních kabelů jsou takováto měření dostatečně směrodatná pro celkové posouzení jejich "kvality", v případě kroucené dvoulinky existují ještě některé další relevantní parametry, které SCANIUM nezměří (například přeslech mezi jednotlivými páry). Výrobce však o svém produktu sám tvrdí pouze to, že je určen pro koaxiální kabely (a kabely optické), a že verzi pro kroucenou dvoulinku teprve připravuje.

U optických kabelů dokáže SCANIUM změřit jejich délku a útlum. Ačkoli to v přiložené dokumentaci není nikde explicitně uvedeno, jde nejspíše jen o tzv. mnohovidová (multimode) vlákna (o čemž svědčí například použití diody LED jako světelného zdroje).

Testery SCANIUM jsou nabízeny ve dvou verzích: verze označovaná DAxxx umí to, co jsme si právě naznačili, zatímco dokonalejší verze DA425 dokáže také provádět základní monitorování provozu v Ethernetovských sítích (měření počtu paketů za časové úseky), a v optických sítích dokáže měřit frekvenci (což je výhodné pro testování funkčnosti optických transceiverů a opakovačů).

Vlastní přístroj má rozměry 41x98x217 mm, a lze jej napájet jak ze zabudovaných akumulátorů (NiCD článků), tak i ze sítě 220 V (přes napaječ). Hmotnost včetně akumulátorů je 650g (včetně akumulátorů). Přístroj je vybaven malým LCD displejem, který pro práci "v terénu" vcelku postačuje. Pro přehledné zpracování výsledků a velmi potřebný tisk protokolů o výsledcích měření je možné připojit SCANIUM přes sériové rozhraní k počítači PC, a získaná data zpracovávat prostřednictvím programu, který je s měřícím přístrojem dodáván. Připojen je i stručný, ale jinak vcelku postačující manuál.

Měření koaxiálních kabelů

Zastavme se nyní podrobněji u způsobu, jakým SCANIUM měří koaxiální kabely. Pokud jde o princip měření jejich délky, ten je v manuálu charakterizován následovně: "pro měření délky se používá způsob podobný tomu jak se netopýr orientuje v noci". Pokud by snad laskavý čtenář nevěděl, jak je na tom netopýr, SCANIUM to dělá následovně: měřící přístroj se připojí na jeden konec koaxiálního kabelového segmentu, zatímco druhý se nechá tzv. nezakončený (tj. odpojí se případný zakončovací člen, neboli terminátor). Měřící přístroj pak vyšle do kabelu impuls, ten jím projde, a na druhé straně se vlivem neexistujícího zakončení odrazí. SCANIUM si počká, za jak dlouho odražený signál dostane, a podle toho si pak odvodí délku kabelu. Přitom ovšem potřebuje vědět, jak rychle se signál kabelem šíří - tuto veličinu (tzv. hodnotu NVP), která je pro různé druhy koaxiálních kabelů obecně různá, je ovšem potřeba mu vhodně sdělit. Pokud ji známe (nejspíše od výrobce kabelu), máme vyhráno. Pokud ji neznáme, nemusíme ještě zoufat - SCANIUM je totiž schopné si ji samo změřit. V takovém případě ale vyžaduje, abychom jej nechali změřit vzorek kabelu a sami řekli, jakou má délku.

Deklarovaná přesnost, s jakou SCANIUm měří délky kabelů, je 1% (pro kabely do délku 500 metrů), a 1-3% pro kabely do délky až 3 km.

Ohmický odpor (neboli reálnou složku impedance), dokáže SCANIUM změřit snadno a bez problémů (v rozsahu 0 až 500 Ohmů). Ke změření impedance, která je směrodatnější veličinou, však potřebuje spolupráci osciloskopu: měřený kabel se z jedné strany zakončí proměnným odporem, a z druhé strany se připojí SCANIUM, které začne vysílat do kabelu pravidelné pulzy. Na osciloskopu se pak musí sledovat, jak se tyto pulzy odrážejí od konce vedení, zakončeného proměnným odporem, a přitom měnit hodnotu tohoto proměnného odporu. Elemetární poučka z fyziky totiž praví, že jakmile se hodnota zakončujícího odporu číselně vyrovná impedanci kabelu, nebude na daném konci docházet k žádným odrazům (což se názorně pozná na osciloskopu). Pak již jen stačí změřit nastavení proměnného odporu....

Když už jsem se dotkl spolupráce s osciloskopem: SCANIUM se v tomto případě chová jako vcelku jednoduchý generátor pulsů, u kterých lze nastavit jejich šířku (ve dvou stupních). Ostatní je pak na osciloskopu a člověku, který s ním pracuje: pokud to umí, může někdy zaznamenat kromě "velkého" odrazu na volném (tj. nezakončeném) konci kabelu i menší vedlejší odrazy - ty jsou způsobovány nejrůznějšími nehomogenitami kabelu (spoji, konektory, vadami kabelů apod.). Pokud uživatel dokáže z obrazovky osciloskopu i správně odečítat, může se dozvědět i polohu (vzdálenost) toho, co tyto vedlejší odrazy způsobuje.

Možnosti uživatelského rozhraní

Velmi podstatnou vlastností měřícího přístroje, se kterým se člověk musí často pohybovat v terénu a provádět více jednotlivých měření, je i možnost vhodně zaznamenávat výsledky těchto měření. Uživatelské rozhraní, které využívá čtyřřádkový LCD displej přístroje, sice nutně musí být spartánské, ale pro praktickou činnost je rozumně použitelné.

Uživatel si může nechat uložit výsledky jednotlivých měření do trvalé (nevolatilní) paměti přístroje (což je zvláště důležití při práci "v terénu"). Samotný přístroj však neumožňuje přiřadit jednotlivým měřením také vhodná symbolická jména či poznámky (například označení trasy, které se měření týká) - již jen proto, že nemá alfanumerickou klávesnici. Tuto možnost ale má uživatel v okamžiku, kdy si SCANIUM připojí k počítači PC, a prostřednictvím příslušného programu si může naměřené výsledky nejen načíst z měčícího přístroje a pojmenovat je, ale může je také například vytisknout (ve formě protokolu o měření), nebo je uložit do textového souboru). Prostřednictvím tohoto programu má uživatel také možnost nadefinovat a symbolicky pojmenovat druhy kabelů (s explicitně zadaným parametrem NVP), a ty pak zpětně přennést do SCANIA.

Pro koho je určen

Zajímavou otázkou jistě je, pro koho je měřící přístroj SCANIUM určen. Vzhledem k jeho ceně si jej zřejmě nekoupí ten, kdo potřebuje jednorázově proměřit kabeláž své sítě (takový zájemce si podobný měřící přístroj nejspíše někde půjčí, nebo si celé měření nechá provést někým, kdo měřící přístroj již vlastní). Naopak pro firmu, která se kabeláží zabývá a přístroj podobného druhu potřebuje pravidelně, SCANIUM nejspíše nebude investicí, kterou by si nemohla dovolit. Pro takovouto firmu však ale zřejmě bude podstatné, že stávající verze SCANIA ještě není plně uzpůsobena potřebám měření rozvodů, budovaných na bázi kroucené dvoulinky. A to jsou dnes prakticky všechny nově budované kabelážní systémy.

Už aby tu byla i připravovaná a avizovaná verze, která pamatuje i na kroucenou dvoulinku. I ve své dnešní podobě je však SCANIUM vcelku vydařený produkt, který za relativně únosnou cenu dokáže být velmi užitečný, a v mnoha směrech dokáže zastoupit mnohem dražší přístroje zahraniční provenience.