Ethernet a koaxiální kabely

V minulých dílech tohoto modulu jsme se seznámili se základními myšlenkami a principy fungování Ethernetu, zejména s podstatou jeho přístupové metody. Dnes si již povíme o tom, jak byly tyto myšlenky aplikovány v prvních verzích Ethernetu, které předpokládaly použití tzv. koaxiálních kabelů.

Začněme nejprve jedním velmi důležitým pozorováním: byly to právě koaxiální kabely, které Ethernetu vtiskly takovou tvář, jakou si tato přenosová technologie zachovává až do dnešních dnů. Právě koaxiální kabel je totiž přenosovým médiem „éterového typu", které autoři Ethernetu měli na mysli, když začali svou koncepci vymýšlet. Nic na tom nemění ani jejich inspirace „vzdušným éterem", neboli rádiovým vysíláním a přístupovou metodou sítě Aloha - koaxiální kabel se totiž vůči přenášenému signálu chová přesně stejně, tj. signál vysílaný kterýmkoli uzlem rozvádí současně ke všem ostatním uzlům, připojeným k témuž kabelovému segmentu.

Tlustý koaxiální kabel

Autoři Ethernetu svou přenosovou technologii doslova „ušili na míru" jednomu konkrétnímu typu koaxiálního kabelu - takovému, který má průměr přibližně 1 centimetr, charakteristickou impedanci 50 Ohmů, a pro své typické žluté zbarvení býval označován jako tzv. žlutý kabel (a dnes je pro svůj průměr označován spíše jako tzv. tlustý koaxiální kabel). Za svůj přívlastek „koaxiální" přitom vděčí skutečnosti, že jej tvoří dvojice vzájemně soustředných (co-axiálních) vodičů, z nichž jeden je tvořen středovým vodičem (žílou), a druhý vodivým opláštěním (mezi nimi je samozřejmě vrstvička izolace).

Představa připojování ke kabelovému segmentu z tlustého koaxiálního

Velmi důležitou vlastností koaxiálních kabelů, které vděčí za svou „éterovitost", je možnost použít je pro realizaci vícebodových spojení - jinými slovy: k jednomu koaxiálnímu kabelovému segmentu lze současně připojit více uzlů. Způsob, jakým se tak děje, si lze představit jako možnost vytvářet na koaxiálním kabelu odbočky, a ty použít pro připojení jednotlivých konkrétních uzlů. Ve skutečnosti je tomu maličko jinak - koaxiální kabel se v určitém bodě přeruší (rozpojí), a oba nově vzniklé konce se následně propojí prostřednictvím zařízení zvaného transceiver. Ten je ve své podstatě jednoduchou krabičkou, obsahující elektronické obvody potřebné pro příjem a vysílání po koaxiálním kabelu, a „patřící" jednomu konkrétnímu připojenému uzlu - takovýchto transceiverů je možné umístit do koaxiálního kabelového segmentu více, po jednom pro každý připojený uzel. Původní standard Ethernetu přesně definoval vlastnosti a parametry takovýchto transceiverů, a říkal také jak mají být propojeny s příslušnými koncovými uzly - pomocí tzv. transceiverových kabelů (též: drop kabelů), o délce až 50 metrů (standard však připouštěl i jinou možnost připojení transceiverů k samotnému koaxiálnímu kabelu, a to bez jejich přerušení, šikovným „nabodnutím" tak, aby vznikl vodivý kontakt mezi obvody transceiveru a oběma vodiči kabelu).

Důležité přitom bylo to, že díky transceiverům, drop kabelům a způsobu připojování jednotlivých uzlů ke koaxiálnímu kabelu vznikala taková topologie sítě, která je označována jako sběrnicová (bus topology, naznačuje ji obrázek). Ta je charakteristická obecně pro všechna přenosová média „éterového typu" se všesměrovým charakterem vysílání, a nikoli pouze pro Ethernet. Je ale vhodné rozlišovat mezi fyzicky sběrnicovou topologií (tedy způsobem, jak jsou jednotlivé uzly skutečně propojeny), a logicky sběrnicovou topologii, charakteristickou chováním a způsobem využití vzájemného propojení. V případě prvních verzí Ethernetu, využívajících koaxiální kabely, oba tyto pohledu na topologii sítě splývaly. Později, když Ethernet přešel na používání kroucené dvoulinky a optických vláken, to však již přestalo být pravdou - fyzická topologie již nebyla sběrnicová (ale „do hvězdy, resp. do stromu), avšak Ethernet ji nadále používal přesně stejně, jako kdyby sběrnicová byla.

Z tenkého na tlustý koaxiální kabel

Pro správné a korektní fungování koaxiálního kabelu v roli „éterového" přenosového média bylo nutné dodržet i některé vysloveně technické předpoklady - například ten, aby jednotlivé transceivery na koaxiálním kabelu „nekazily" přenášený signál. Standard Ethernetu proto přesně definoval způsob jejich připojování ke kabelu, včetně maximálního počtu transceiverů (uzlů) na každý segment, jejich vzájemných rozestupů apod. Omezena byla samozřejmě i maximální délka každého kabelového segmentu, v případě nejstaršího používaného typu (dnes označovaného jako tzv. tlustý) na 500 metrů (nepočítaje v to jednotlivé drop kabely).

Později se ale místo původního (žlutého, tlustého) koaxiálního kabelu začal používat jiný druh, o přibližně polovičním průměru (označovaný proto jako tzv. „tenký kabel"). V souvislosti s tím došlo i k určité změně v konkrétním způsobu připojování uzlů ke kabelu (hlavně pokud jde o umístění transceiverů), a změnila se (zkrátila) i maximální délka kabelového segmentu. Podrobněji si o tom povíme v příštím dílu.

K čemu jsou terminátory?

Přechodem Ethernetu na jiný druh koaxiálního kabelu se však nezměnil jeden zajímavý požadavek, o kterém je vhodné se také zmínit. Jde o věc, která souvisí s korektním přenosem signálu kabelem a požaduje, aby nedocházelo k odrazům signálu na koncích kabelu. Takovéto odrazy by totiž měly doslova zhoubný vliv na možnost přenosu dat - odražený signál by se vracel zpět „do protisměru", kde by se prolínal (tzv. interferoval) s teprve přicházejících signálem a znehodnocoval jej. Naštěstí se tomuto nebezpečí lze celkem snadno ubránit - tak, že se na obou koncích kabelu mezi oba vodiče koaxiálního kabelu zapojí obyčejný (tzv. ohmický) odpor o velikosti číselně rovné tzv. charakteristické impedanci kabelu (která činí již zmiňovaných 50 Ohmů) - už tušíte, co znamenají tzv. zakončovací členy (lidově též: terminátory, zakončováky), bez kterých je koaxiální kabelový segment zcela neschopný cokoli úspěšně přenést?

---