Kroucená dvoulinka
Jestliže koaxiální kabely stály u zrodu lokálních počítačových sítí a do značné míry ovlivnily jejich celkovou koncepci, pak současnost většiny lokálních sítí se nese plně ve znamení kroucené dvoulinky, optických vláken a tzv. strukturované kabeláže. Dnes se zaměříme na kroucenou dvoulinku, lidově označovanou také jako twist (od anglického: twisted pair).
Jak už její název napovídá, kroucená dvoulinka je tvořena dvěma vodiči (resp. párem) vodičů, a tyto vodiče jsou po své délce pravidelným způsobem zkrouceny (anglicky: twisted, odsud také twisted pair, či zkráceně „twist"). Oba vodiče jsou přitom v zásadě rovnocenné (i v tom smyslu, že žádný z nich není spojován se zemí či s kostrou), a kroucená dvoulinka proto patří mezi tzv. symetrická vedení. Signál, přenášený po kroucené dvoulince, je vyjádřen rozdílem potenciálů obou vodičů.
Symetričnosti obou vodičů pak zmenšuje i efekt vnějších vlivů, které na kroucenou dvoulinku mohou působit. Pokud by totiž nějaké vnější elektromagnetické pole tzv. naindukovalo ve vodičích kroucené dvoulinky nějaké el. proudy, pak v obou vodičích by byly přibližně stejně velké, a vzájemně by se vyrušily (protože „užitečný" signál je dán rozdílem potenciálů obou vodičů). Vzájemné vyrušení vnějších vlivů samozřejmě nemůže být ideálně dokonalé, a proto jistý efekt tyto vnější vlivy přeci jen mohou mít. Proto se někdy kroucená dvoulinka vyrábí a používá v tzv. stíněném provedení (označovaném jako STP, neboli Shielded Twisted Pair), kdy jsou dva hlavní vodiče opatřeny ještě vodivým obalem, který nepřenáší žádné "užitečné" signály, ale slouží potřebám dokonalejšího odstínění „datových" vodičů od vnějšího okolí.
Proč je dvoulinka kroucená?
Potřeba minimalizovat vzájemnou interakci mezi vodiči kroucené dvoulinky a jejím okolím se ovšem týká i opačného směru - tedy vyzařování z kroucené dvoulinky směrem ven, do jejího vnějšího okolí. Zde je nutné si vzpomenout na jednu ze základních pouček fyziky, která říká že každé dva souběžně vedoucí vodiče se chovají jako anténa: pokud je jimi přenášen nějaký střídavý signál, vyzařují do svého okolí elektromagnetické vlny. Konkrétní efekt takovéhoto vyzařování samozřejmě závisí na mnoha faktorech (frekvenci signálu, fyzickému provedení souběžných vodičů atd.), ale při přenosových rychlostech dnešních počítačových sítí efekt vyzařování již není zdaleka zanedbatelný.
Efekt „vyzařující antény" lze ale výrazně snížit, a to tím že se oba vodiče pravidelně zkroutí. Vyzařování se tím sice neodstraní úplně, ale sníží se na takovou míru, která již může být přijatelně nízká (v tom smyslu, že ani neohrožuje lidské zdraví, ani neovlivňuje jiná zařízení či jiné přenosové cesty). V praxi ovšem může záležet na konkrétních fyzických dispozicích a dalších požadavcích, ale i na normách či legislativních úpravách, a výsledná míra vyzařování kroucené dvoulinky bez dalšího stínění může stále být ještě příliš vysoká. Pak musí být místo tzv. nestíněné kroucené dvoulinky (UTP, Unshielded Twisted Pair) použita dvoulinka stíněná (STP), která díky svému stínění vykazuje nižší míru vyzařování.
Kategorie kroucené dvoulinky
Kroucená dvoulinka se tedy vyrábí ve dvou základních provedeních: jako stíněná (STP) a jako nestíněná (UTP). Přitom dvoulinka nestíněná je samozřejmě lacinější, snáze se instaluje, a je také zdaleka nejrozšířenější. V běžném kancelářském prostředí se používá téměř výlučně, zatímco s dražší stíněnou dvoulinkou se lze setkat tam, kde je velmi silné či velmi citlivé „elektromagnetické okolí", velmi přísné hygienické předpisy apod.
Kromě rozdílu v existenci či neexistenci stínění se ale jednotlivé druhy kroucené dvoulinky liší i v tom, jak rychlý přenos dat snesou. Ve skutečnosti jde sice o maximální frekvenci, kterou dvoulinka „zvládá", ale od této frekvence je odvozena i maximální přenosová rychlost, a ta je pro koncové uživatele nejzajímavější.
Dříve se používalo takové provedení kroucené dvoulinky, které „sneslo" přenosy dat rychlostí 10 megabitů za sekundu - což bylo právě tolik, kolik bylo zapotřebí pro síťové rozvody klasického Ethernetu. Dnes se tento druh kroucené dvoulinky označuje jako „kategorie 3", ale v běžné praxi se již používá téměř výlučně dvoulinka kategorie 5. Tato kategorie totiž „snáší" přenosy rychlostí 100 Mbps, potřebné pro soudobé vysokorychlostní přenosové technologie (jako je tzv. rychlý Ethernet), a dokonce také přenosy rychlostí 155 Mbps (pro potřeby ATM).
Kroucená dvoulinka kategorie 5 se dnes běžně instaluje i tam, kde přenosová rychlost v řádu 100 Mbps není vůbec požadována (tedy například i pro rozvody klasického desetimegabitového Ethernetu). Důvodem je již relativně malý cenový rozdíl mezi kategorií 3 a 5, a zejména pak očekávání, že dnes instalované rozvody by měly vydržet poněkud delší dobu, než dnes používané přenosové techniky a technologie. Na obzoru je však i kroucená dvoulinka kategorie 6, která by měla „snášet" ještě vyšší přenosové rychlosti.
Historie kroucené dvoulinky
Kroucená dvoulinka se prosadila do světa lokálních počítačových sítí díky jednomu ryze praktickému důvodu: v USA se totiž nové budovy vybavovaly značně předimenzovanými telefonními rozvody (v očekávání, že při dodatečné potřebě zavést do nějaké místnosti telefon nebude nutné znovu kopat do zdi). Když potom přišlo i na zavádění počítačových sítí a jejich datových rozvodů, zcela zákonitě muselo někoho napadnout: „a nešlo by pro tyto datové rozvody použít již existující, ale nevyužitou telefonní kabeláž"? No a jelikož v USA používali i pro telefonní rozvody kvalitní kroucenou dvoulinku (v zásadě takovou, jaká je dnes označována jako kategorie 3), zbývalo k realizaci báječné myšlenky jediné: upravit nejpoužívanější přenosovou technologii lokálních sítí (tj. Ethernet) tak, aby místo po koaxiálním kabelu dokázal „běhat" i po původně telefonní kroucené dvoulince. Po standardech 10Base5 a 10Base2, které říkají jak provozovat Ethernet po koaxiálním kabelu, tak spatřil světlo světa další standard, 10BaseT (kde T je od: Twist).
Vliv kroucené dvoulinky na topologii lokálních sítí
Jednou ze základních odlišností kroucené dvoulinky od kaoxiálního kabelu je skutečnost, že na kroucené dvoulince není možné dělat odbočky. Kroucená dvoulinka je proto použitelná jen pro vytváření dvoubodových spojů, a díky svým obvodovým vlastnostem navíc omezených jen na maximální vzdálenost 100 metrů.
Nemožnost vytvářet odbočky pak ale nutně znamená, že prostřednictvím kroucené dvoulinky nelze vytvořit sběrnicovou topologii sítě, se kterou klasický Ethernet počítá a bez které se pro své fungování neobejde. Jak z toho ven?
Problém s odbočkami lze vyřešit elektronicky - když nejde udělat odbočka přímo na kabelu, přivede se jeden konec dvoubodového spoje ke koncovému uzlu, a druhý na vstup elektronického obvodu, který zajistí potřebné „rozbočení" elektronickou cestou. Nejlépe je si to představit na obrázku: z původní sběrnicové tolopogie, využívající možnosti odboček na koaxiálním kabelu, se náhle stává topologie hvězdicovitá. V jejím středu je zařízení, které zajišťuje potřebné „rozbočení", a tak se mu také podle toho říká „rozbočovač" (anglicky: hub).
 |
Aby se vyhovělo představě Ethernetu o tom, že pracuje se sdíleným přenosovým médiem, musely se rozbočovače uzpůsobit tak, aby se chovaly jako opakovače. Tedy aby veškerý provoz z kteréhokoli dvoubodového spoje na kroucené dvoulince současně šířily i do všech ostatních dvoubodových spojů, ústících do rozbočovače. Tím sice fyzická topologie zůstala stále hvězdicová, ale logicky se stala znovu topologií sběrnicovou - a to bylo právě to, co klasický Ethernet potřeboval k tomu, aby mohl běhat po rozvodech na bázi kroucené dvoulinky.
Teprve mnohem později se Ethernet dokázal vysvobodit ze zajetí své představy o sdíleném médiu a plně využít možností, které mu kroucená dvoulinka a její skutečná topologie dávají. Ale o tom si zase budeme povídat až v dalších modulech, až bude řeč o tzv. přepínaném či plně duplexním Ethernetu, technologii 100 VG-AnyLAN a dalších.