Jak sobie pościelisz...

Zakup okablowania sieciowego to inwestycja długofalowa. Prawidłowo zbudowana sieć służy swoim użytkownikom przez wiele lat. Przy coraz większym wykorzystywaniu sieci komputerowych i dynamicznie rosnącym zapotrzebowaniu na ich przepustowość decyzja o wyborze okablowania nabiera znaczenia strategicznego.

Zakup okablowania sieciowego to inwestycja długofalowa. Prawidłowo zbudowana sieć służy swoim użytkownikom przez wiele lat. Przy coraz większym wykorzystywaniu sieci komputerowych i dynamicznie rosnącym zapotrzebowaniu na ich przepustowość decyzja o wyborze okablowania nabiera znaczenia strategicznego.

Problem wyboru typu i kategorii okablowania do stworzenia sieci komputerowej firmy nie pojawia się często. Niemniej podjęcie decyzji może być bardzo trudne i uzależnione zarówno od aktualnych wymagań nabywcy takiego rozwiązania, jak i planów jego rozwoju na najbliższe kilka czy kilkanaście lat.

Wybór okablowania jest kompromisem pomiędzy możliwościami finansowymi inwestora a zapasem technologicznym, jakie ma oferować wybrane rozwiązanie. Problem w tym, że zainwestowanie zbyt małej kwoty może się okrutnie zemścić, infrastruktury kablowej bowiem zazwyczaj się nie rozbudowuje, lecz kupuje nowe, wydajniejsze rozwiązanie. Oznacza to, że niewłaściwe zaplanowanie inwestycji może w ciągu kilku lat doprowadzić do konieczności wymiany całej infrastruktury kablowej. Ponadto wysokie koszty związane z wymianą okablowania niosą również przestój lub znaczne utrudnienie funkcjonowania sieci korporacyjnej. Okablowanie strukturalne należy więc wybierać ostrożnie, zwracając uwagę, by umożliwiało migrację na nowszą i szybszą technologię sieciową nawet w perspektywie kolejnych kilkunastu lat.

Przepustowość

Podstawowe zagadnienie przed rozpoczęciem inwestycji sieciowych wiąże się z docelową wymaganą przepustowością sieci. Należy oddzielnie rozważyć ją zarówno dla sieci szkieletowej, łączącej kluczowe urządzenia sieciowe i farmę serwerową, jak i dla sieci, za pośrednictwem której włączani będą użytkownicy końcowi. Szacunki te powinny także uwzględniać przyszłe zapotrzebowanie na przepustowość, np. przy założeniu dwukrotnego wzrostu zatrudnienia w firmie i natężenia ruchu sieciowego.

Wybór medium transmisyjnego uzależniony jest także od preferowanej i stosowanej w firmie technologii sieciowej. W przypadku Ethernetu i jego następców równie wygodnym medium jest i okablowanie miedziane, i światłowód, w przypadku zaś technologii ATM - okablowanie światłowodowe.

Okablowanie miedziane jest najtańsze, jednak jego stosowanie nie zawsze jest możliwe. Transmisję w tego typu kablach mogą zakłócać pola elektromagnetyczne, występujące np. w pobliżu dużych maszyn przemysłowych. Wtedy jedynym możliwym wyborem jest droższy - ale całkowicie obojętny na oddziaływanie tych pól - światłowód.

Wybór typu medium (miedź czy światłowód) to jednak nie wszystko. Nabywca musi jeszcze zdecydować, jakie normy ma spełniać kupowane przez niego rozwiązanie.

Kategorie miedzi

Aby ułatwić klientom selekcję okablowania, a jednocześnie zapewnić jego odpowiednią jakość, opracowano standardy kwalifikujące rozwiązania do poszczególnych kategorii lub klas. W przypadku okablowania miedzianego mają zastosowanie dwojakie oznaczenia: kategorie określone przez normy ANSI oraz klasy - według norm ISO. Kategorie oznaczane są cyframi, a odpowiadające im klasy - literami. Kategorie jednak nie są w pełni równoważne klasom. Często różnią je wymogi co do spełnienia niektórych krytycznych z punktu widzenia użytkowego kryteriów, np. parametr przenikalności PS-NEXT.

Obecnie najpopularniejsze i instalowane praktycznie w każdej firmie jest okablowanie miedziane kategorii piątej (technologia skrętki nieekranowanej), określane także jako klasa D i uznane za standard jeszcze w 1995 r. Rozwiązanie to spopularyzowało się wraz ze wzrostem zainteresowania sieciami lokalnymi o przepustowości większej niż 10 Mb/s (w przypadku Ethernetu) lub 16 Mb/s (w sieciach Token Ring). Chociaż możliwe było budowanie sieci o przepustowości 100 Mb/s z wykorzystaniem okablowania kategorii trzeciej (klasa C), to kabel taki nie zapewniał już zapasu technologicznego. Do komunikacji z szybkością 100 Mb/s (np. w technologii 100VG-AnyLan) stosowano wszystkie cztery pary przewodów.

Ograniczenia te zniósł kabel kategorii piątej, zapewniający transmisję 100 MHz (w przypadku okablowania miedzianego przydatność do transmisji coraz częściej określana jest w MHz, a nie w Mb/s). Umożliwia on realizację transmisji Fast Ethernet i ATM 155 Mb/s z wykorzystaniem zaledwie dwóch par przewodów, pozostałe dwie pozostawiając dla przyszłych zastosowań. Taki "zapas" ma jeszcze jedną zaletę. W przypadkach skrajnego wykorzystania okablowania (gdy do wszystkich kabli podłączono już urządzenia końcowe) możliwe jest podpięcie do jednego kabla nawet dwóch stacji sieciowych bez straty jakości transmisji (każda wykorzystuje po dwie z czterech par przewodów).

Wymagające gigabity

Kolejną technologią sieciową, która zainicjowała prace nad następcą okablowania kategorii piątej, był Gigabit Ethernet. Rozwiązanie to wprawdzie od niedawna jest oficjalnym standardem, jednak obawy o umożliwienie transmisji gigabitowych poprzez kable kategorii piątej pojawiły się już przed trzema laty. Nie były one nieuzasadnione. Okazało się bowiem, że kabel przeznaczony do takich transmisji musi spełniać dodatkowe parametry, nie ujęte w definicji standardu z 1995 r.

Część zainstalowanego w firmach okablowania kategorii piątej (szczególnie położonego w ubiegłym roku) prawdopodobnie zdolna będzie obsłużyć transmisje gigabitowe, gdyż większość producentów tego typu rozwiązań już dostarcza okablowanie przekraczające parametrami wymogi standardu z 1995 r.

Gwarancję powodzenia transmisji gigabitowych ma dać dopiero standard 5e (Enhanced Cat 5), określany klasą D+. Będzie on stanowił pierwsze oficjalne rozszerzenie kategorii piątej okablowania i ma zostać zatwierdzony jeszcze w tym roku. Postawi także nowe wymagania przed okablowaniem strukturalnym. Chociaż nadal będzie ono pracowało w technologii 100 MHz, to musi spełniać parametry ELFEXT, PS-ELFEXT i PS-NEXT, nie wymagane obecnie od okablowania kategorii piątej.

Rygorystyczne wymagania pod względem niskiej wzajemnej przenikalności sygnałów z poszczególnych żył okablowania kategorii 5e są podyktowane specyfiką transmisji gigabitowych. W przeciwieństwie do transmisji 100-megabitowych po kablach kategorii piątej, gdzie zastosowano tylko dwie pary przewodów, transmisje Gigabit Ethernet wykorzystują równocześnie wszystkie cztery pary przewodów dostępnych w jednym kablu (każda para przesyła dane z szybkością 250 Mb/s). Przy słabej jakości kabla może to powodować wzajemne zakłócenia sygnału w poszczególnych przewodach, prowadząc do pogorszenia jakości transmisji.

Przyszłość miedzi

Kolejnym etapem standaryzacji okablowania ma być wprowadzenie w roku 2000 dwóch jego nowych kategorii. Kategoria szósta (klasa E) ma zapewniać pasmo 200 MHz, ale o bardziej rygorystycznych wymaganiach pod względem tłumienia sygnału i pozostałych jego parametrów. Kategoria siódma (klasa F) ma rozszerzyć pasmo do 600 MHz. Być może komitet normalizacyjny IEEE rozszerzy wymagania dotyczące pasma odpowiednio do 250 i 750 MHz. Zapewni to zgodność nowego okablowania z większą liczbą nowych, planowanych standardów sieciowych.

Podstawową zaletą okablowania kategorii szóstej ma być jego całkowita zgodność z używanym obecnie okablowaniem kategorii piątej. Stosowane będą te same złącza RJ-45, co zapewni pełną kompatybilność z dostępnymi na rynku urządzeniami sieciowymi, zestawami montażowymi itp.

Komfortu tego nie zapewni już okablowanie kategorii siódmej. Ze względu na indywidualne ekranowanie każdego przewodu w ramach kabla kable te będą o połowę grubsze niż w przypadku klasy E. Znacznie większe będą także złącza i więcej pracy będzie wymagało zakończenie kabla kategorii siódmej. Z wstępnych badań wynika, że wykwalifikowany technik na założenie jednego gniazdka będzie musiał poświęcić ok. 10 min, co jest spowodowane głównie koniecznością prawidłowego zakończenia ekranowania przewodów.

Obecnie producenci okablowania strukturalnego oferują już kable kategorii szóstej i siódmej, to jednak nie należy oczekiwać szybkiej popularyzacji drugiej z nich. Kategoria siódma jest na razie technologią bardziej kosztowną niż światłowody, wymagającą przeszkolenia i certyfikacji wielu instalatorów, a co ważniejsze, niezgodną z dostępnymi na rynku urządzeniami sieciowymi. Brakuje także standardów, które umożliwiałyby efektywne wykorzystanie pasma sieciowego tego okablowania.

Ekranować czy nie

To samo okablowanie miedziane dostępne jest zawsze w kilku wariantach: jako skrętka nieekranowana UTP (Unshielded Twisted Pair), skrętka foliowana FTP (Foiled Twisted Pair) i skrętka ekranowana STP (Shielded Twisted Pair). Coraz częściej dostępne jest także okablowanie typu S-FTP (Shielded-Foiled Twisted Pair) - skrętka zarówno foliowana, jak i ekranowana.

Okablowanie typu UTP jest podstawowym medium przeznaczonym do budowy sieci lokalnych. Przewody prowadzone w ramach kabla są wzajemnie skręcone, przez co tworzą linięĹzrównoważoną, i nie są zewnętrznie ekranowane. Skręcenie przewodów ze splotem jednego zwoju na każde 10 cm kabla chroni go przed interferencjami otoczenia. Skrętka UTP kwalifikuje sięĹdo budowania sieci lokalnych, umożliwiających transmisjęĹ z przepustowością nawet do 1 Gb/s na odcinku 100 m.

Skrętka foliowana FTP tym odróżnia się od okablowania typu UTP, że przewody prowadzone w ramach kabla ekranowane są dodatkowo folią (oplatającą wszystkie przewody tuż pod powierzchnią płaszcza ochronnego). W obrębie kabla prowadzony jest także oddzielny przewód uziemiający. Kabel FTP pozwala budować o rozpiętości nawet do kilku kilometrów.

Kablem miedzianym najbardziej wytrzymałym na zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne jest ekranowana skrętka STP. Każda para przewodów prowadzona w ramach takiego kabla jest indywidualnie ekranowana. Wszystkie takie pary przewodów otoczone są dodatkowo metalowym oplotem ekranującym, który podobnie jak w przypadku kabli FTP, musi być uziemiony. Kabel STP jest przeznaczony do instalacji głównie w środowiskach narażonych na oddziaływanie pól elektromagnetycznych.

Zazwyczaj wystarczającym okablowaniem jest nieekranowana skrętka. Jej zaletami są niska cena w porównaniu do innych typów kabli, mały przekrój, duża elastyczność i prostota instalacji. Kable typu STP są znacznie grubsze, mniej elastyczne, a ich zakańczanie (ze względu na konieczność odpowiedniego ekranowania i uziemiania) jest znacznie trudniejsze.

Szklana alternatywa

Alternatywnym dla kabli miedzianym medium transmisyjnym są światłowody. Charakteryzują się one znikomym zjawiskiem tłumienia, brakiem emisji energii poza tor światłowodowy i odpornością na zewnętrzne pola elektromagnetyczne. Zapewniają także praktycznie nie ograniczoną przepustowość, a także możliwość przesyłania danych na duże odległości bez konieczności wzmacniania sygnału.

Często są stosowane tam, gdzie okablowanie miedziane z powodu ograniczonych możliwości nie może być użyte. Dotyczy to zarówno środowisk pracy będących pod oddziaływaniem silnych pól elektromagnetycznych, jak i przedsiębiorstw, które ogromną wagę przywiązują do bezpieczeństwa informacji (kabel światłowodowy ma opinię "niepodsłuchiwalnego"). Jedyne wady technologii światłowodowej to wysoka cena i trudniejsza instalacja (zakańczanie światłowodów trwa dłużej niż w przypadku okablowania miedzianego, jest trudniejsze i wymaga większej dokładności).

Włókna światłowodowe klasyfikowane są wg ich średnicy, stopnia tłumienia, dyspersji, zakresu zmian współczynnika załamania oraz liczby prowadzonych modów (promieni wiązki świetlnej).

Światłowody dzieli się na wielo- i jednomodowe. W światłowodzie wielomodowym istnieją warunki optyczne, umożliwiające powstawanie i przesyłanie wielu promieni świetlnych, z których każdy charakteryzuje się odmienną długością fali świetlnej i szybkością propagacji. Średnica rdzenia światłowodu wielomodowego mieści się w zakresie 50-1000 ím.

Znacznie mniejszą średnicę (4-10 ím) mają światłowody jednomodowe. Jest w nich tylko jedna, monochromatyczna wiązka świetlna o stałej szybkości propagacji impulsu. Minimalizuje to rozpraszanie (dyspersję) transmitowanego sygnału świetlnego i zwiększa efektywną długość toru światłowodowego bez potrzeby regeneracji sygnału.

Kilka okien z perspektywą

Do realizacji transmisji sygnału optycznego w światłowodach stosowane są tzw. okna optyczne - długości fali, przy których tłumienie sygnału w funkcji dB na kilometr (ze względu na straty absorpcyjne medium) jest najmniejsze.

Obecnie wyróżnia się 5 generacji transmisji światłowodowych, z których pierwsze trzy są ściśle związane z istnieniem 3 okien optycznych.

Pierwsza, wykorzystująca falę świetlną o długości 850 nm, pozwala na realizację transmisji o przepustowości do 100 Mb/s na odległość nie większą niż 10 km (tłumienie wynosi ok. 4 dB/km).

Druga generacja światłowodowa, korzystająca z okna 1300 nm, zmniejsza tłumienie do ok. 0,4 dB/km, co pozwala prawie dziesięciokrotnie (poniżej 100 km) zwiększyć zasięg transmisji bez potrzeby stosowania wzmacniaczy sygnału. Technologia ta umożliwia także transmisję o przepustowości przekraczającej 1 Gb/s.

Trzecia generacja światłowodowa wiąże się z transmisją w kolejnym oknie światłowodowym o długości fali 1550 nm. Tłumienie w tym przypadku wynosi 0,16-0,2 dB/km, zwiększając zasięg transmisji do 200 km.

Czwarta i piąta generacja technologii światłowodowych nie polegają już na udoskonaleniu medium transmisyjnego, lecz na zastosowaniu dodatkowych rozwiązań wspomagających transmisję w oknach o najmniejszym stopniu tłumienia. Są nimi szerokopasmowe wzmacniacze optyczne EDFA i multipleksery WDM, umożliwiające równoczesną transmisję na kilkunastu różnych długościach fali świetlnej.

Stosowanie tzw. solitonów (sygnałów świetlnych o ściśle określonym kształcie, które mogą być przekazywane praktycznie bez dyspersji na prawie dowolną odległość) powoduje osiągnięcie w światłowodach największych szybkości transmisji. Możliwości tej technologii są niemal nie ograniczone. Przykładowo - stosując standardowe światłowody z solitonami o szerokości 20-50 ps, możliwa jest transmisja o przepustowości 10 Gb/s na odległość ok. 36 tys. km.

Aby spać spokojnie

Wydaje się, że podstawowym medium w nowych sieciach lokalnych przeznaczonym do podłączania użytkowników końcowych powinno być okablowanie kategorii 5e (klasa D+) lub szóstej (klasa E).

Szczególnie atrakcyjne jest drugie z nich, zapewniające z jednej strony pełną kompatybilność z dostępnymi na rynku urządzeniami sieciowymi i elementami montażowymi, z drugiej oferujące duży zapas technologiczny, pozwalający na przyszłą migrację na nowszą technologię sieciową bez konieczności wymiany infrastruktury kablowej. Jedyną przeszkodą jest brak oficjalnie zatwierdzonego standardu, który pozwoliłby zweryfikować oferty producentów zapewniających, że dostarczają okablowanie kategorii szóstej.

W sieciach szkieletowych można stosować zarówno okablowanie miedziane, jak i droższe światłowodowe. Istotnym kryterium jest kwestia zasięgu każdej technologii. W przypadku konieczności stworzenia szkieletu sieci pomiędzy kilkoma budynkami odległymi na kilkaset metrów lub kilometrów właściwym medium jest światłowód.


TOP 200