Strukturovaná kabeláž

Strukturovaná kabeláž představuje univerzální kabelážní rozvod v rámci budovy, který umožňuje přenos digitálních a analogových signálů bez nutnosti další instalace speciálních kabelových rozvodů. Pro zákazníka je tak minimalizována nutnost dalších investic. Strukturovaný kabelážní systém umožňuje uživateli kdykoli se rozhodnout, jaká technologie bude použita v konkrétní datové zásuvce (počítač, telefon, IP kamera) a jednoduchým přepojením v datovém rozvaděči změnit směřování konkrétní technologie do daného místa.

Vznik strukturované kabeláže

Do 80. let pracovala většina počítačových sítí podle modelu host/terminál – tj. data a aplikace byly uloženy centrálně na hostitelském počítači a jednotlivé terminály s nimi i tímto způsobem pracovaly. Nadvláda střediskových počítačů pracujících v režimu host/terminál skončila v roce 1981, kdy společnost IBM uvedla na trh své první PC. Tento krok nastartoval opačný trend v terminálových sítích – důsledkem nového konceptu byla decentralizace a došlo k masivnímu rozvoji této technologie. Pracovní stanice obsahovala lokální paměť s vlastními výstupy pro připojení na periférie a byla schopna fungovat autonomně. S použitím této technologie vzniklo několik dalších problémů. Především komplikovaná správa jednotlivých stanic, instalace aplikací na jednotlivé stanice a vzájemná komunikace jednotlivých uživatelů. Postupně vznikalo několik různých řešení pro sdílení souborů, software, databází a především nákladných periferií (např. tiskárny). Různá řešení od různých výrobců mělo za následek nekompatibilitu síťového hardware. Na začátku 90. let americká státní instituce ANSI požádala organizace TIE a EIA o návrh jednotného standardu pro kabelážní systémy. Vítězné řešení vzešlo od americké společnosti AT&T (StarLan 1Base5, ze kterého je později odvozen 10BaseT). Strukturovaná kabeláž, jak byl tento systém nazván, vznikla na základě telefonních rozvodů v administrativních budovách. Tento typ rozvodů měl hvězdicovitou typologii a jako hlavní přenosové médium používal kroucený metalický pár vodičů. Došlo k vytvoření první normy pro strukturovanou kabeláž v roce 1991 s označením ANSI/TIA/EIA 568 a byly definovány základní přenosové požadavky kategorie 5. V roce 1995 byla vydána první evropská norma pro strukturovanou kabeláž s označením EN 50173 a od ní je odvozená norma ČSN EN 50173 pro Českou republiku.

Pravidla pro návrh a instalaci strukturované kabeláže jsou od počátku 90. let normalizovány různými standardizačními organizacemi. Důvodem je nutnost vytvořit jednotná pravidla pro datové, telekomunikační a jiné kabelážní systémy budov. Tyto normy stanovují postup správné instalace, její rozšiřování a případné změny. Samotné normy vytvářejí a schvalují komise pro dané oblasti. Komise jsou složeny z výrobců, univerzit, konzultantů a států. Důvodem této snahy o sjednocení a harmonizaci pomocí norem je poskytnout zajímavé produkty a služby koncovým zákazníkům a umožnit detailně specifikovat požadovaný produkt, aniž by bylo nutné zacházet do technických podrobností. Mezi celosvětovými a americkými standardy jsou některé méně či více závažné rozdíly. Za jeden z nejdůležitějších se dá považovat skutečnost, že dokumenty ISO/IEC definují tzv. třídy vedení (např. Class D nebo Class E) a jejich vlastnosti, které má strukturovaná kabeláž splňovat jako celek. Oproti tomu ANSI / EIA / TIA normy deklarují požadované vlastnosti spíše pro jednotlivé komponenty v rámci tzv. kategorií (např. kategorie 5e nebo kategorie 6). V Evropské unii jsou ISO normy přebírány organizací Cenelec a jako ČSN EN normy platí v České republice.

Ethernet je jeden z typů lokálních sítí, který realizuje vrstvu síťového rozhraní. V lokálních sítích se Ethernet prosadil v 80 % všech instalací. Jeho popularita spočívá v jednoduchosti protokolu a tím i snadné implementaci i instalaci. Klasický Ethernet používal sběrnicovou topologii – tedy sdílené médium, kde všichni slyší všechno a v každém okamžiku může vysílat jen jeden. Jednotlivé stanice jsou na něm identifikovány svými hardwarovými adresami (MAC adresa). Když stanice obdrží paket s jinou než vlastní adresou, zahodí jej (karty lze ovšem přepnout do promiskuitního režimu, kdy přijímají všechny pakety, tato možnost se využívá např. při monitorování sítě). Pro přístup ke sdílenému přenosovému médiu (sběrnici) se používá metoda CSMA/CD (Carrier Sense with Multiple Access and Collision Detection), česky metoda mnohonásobného přístupu s nasloucháním nosné a detekcí kolizí. Stanice (síťová karta), která potřebuje vysílat, naslouchá co se děje na přenosovém médiu. Pokud je v klidu, začne stanice vysílat. Může se stát (v důsledku zpoždění signálu), že dvě stanice začnou vysílat přibližně ve stejný okamžik. Jejich signály se pochopitelně navzájem zkomolí. Tato situace se nazývá kolize a vysílající stanice ji poznají podle toho, že během svého vysílání zároveň zjistí příchod cizího signálu. Stanice, která detekuje kolizi, vyšle krátký signál (jam o 32 bitech). Poté se všechny vysílající stanice odmlčí a později se pokusí o nové vysílání. Mezi opakovanými pokusy o vysílání stanice počká vždy náhodnou dobu. Interval, ze kterého se čekací doba náhodně vybírá, se během prvních deseti pokusů vždy zdvojnásobuje. Stanice tak při opakovaných neúspěších „ředí“ své pokusy o vysílání a zvyšuje tak pravděpodobnost, že se o sdílené médium úspěšně podělí s ostatními. Pokud se během šestnácti pokusů nepodaří rámec odvysílat, stanice své snažení ukončí a ohlásí nadřízené vrstvě neúspěch. Ke kolizi může dojít jen v době, která uplyne od začátku vysílání do okamžiku, kdy signál vysílaný stanicí obsadí celé médium (pak již případní další zájemci o vysílání zjistí, že médium není volné a počkají na jeho uvolnění). Tento interval se nazývá kolizní okénko a musí být kratší, než je doba vysílání nejkratšího rámce. Jinak by mohlo docházet k nezjištěným kolizím (dvě vzdálené stanice odvysílají krátké rámce, které se na kabelu protnou a zkomolí, ale obě stanice ukončí vysílání dříve, než k nim dorazí kolidující signál). Tato metoda přístupu k médiu je velmi efektivní při nižším zatížení sítě (cca 30 % šířky pásma). Její efektivita klesá při větším počtu zájemců o vysílání, kdy může dojít k exponenciálnímu nárůstu kolizí. Efektivita CSMA/CD je vyšší pro delší rámce, protože při jejich přenosu je výhodnější poměr mezi trváním kolizního okénka a vysílání dat. Jednotlivé varianty protokolu se značí např. 10Base5, 100Base-TX a podobně. První číslice určuje maximální přenosovou rychlost v megabitech za sekundu. Následuje označení pásma (všechny verze Ethernetu pracují v základním pásmu, proto zde vždy obsahují „Base“) a určení druhu přenosového média.

Přenosové médium
Kroucený pár je druh kabelu, který je používán pro budování metalické strukturované kabeláže. Je tvořen páry vodičů (4), které jsou po své délce pravidelným způsobem zkrouceny a následně jsou do sebe zakrouceny i samy výsledné páry (anglicky: twisted, odsud také twisted pair, či zkráceně „twist”). Oba vodiče jsou v rovnocenné pozici (i v tom smyslu, že žádný z nich není spojován se zemí či s kostrou), a proto kroucená dvojlinka patří mezi tzv. symetrická vedení. Signál přenášený po kroucené dvojlince je vyjádřen rozdílem potenciálů obou vodičů. Důvodem kroucení vodičů je zlepšení elektrických vlastností kabelu. Minimalizují se přeslechy mezi páry a snižuje se interakce mezi dvojlinkou a jejím okolím, tj. je omezeno vyzařování elektromagnetického záření do okolí i jeho příjem z okolí. Vychází se z principu elektromagnetické indukce. 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, fyzickém provedení souběžných vodičů atd.), Při přenosových rychlostech dnešních počítačových sítí efekt vyzařování již není zdaleka zanedbatelný. Efekt „vyzařující antény” lze výrazně snížit 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.

Datový kabel

Zapojení datového kabelu Jsou definovány základní dva typy zapojení kabelu dle TIA/EIA T568A a T568B. V případě použití jednoho typu zapojení je následně nutné tento typ zapojení dodržet v rámci instalace celé kabeláže, jak na straně datových zásuvek tak i v patch panelu. V případě, že na jednom konci datového vodiče použijete zapojení T568A a na druhém konci zapojení T568B, došlo k vytvoření křížového zapojení. Tento způsob zapojení se z hlediska strukturované kabeláže neprovádí v horizontálním datovém kabelu. Křížené zapojení je možné realizovat v pracovní sekci (propojovací kabely) a kabel je zpravidla červené barvy (křížený propojovací kabel – Cross Patch Cord). V horizontální metalické kabeláži je prováděno zapojení 1:1

Datová zásuvka
Horizontální kabeláž (datové kabely) je ukončena a zapojena na straně datové zásuvky/telekomunikační vývod. Již v samotném návrhu strukturované kabeláže je nutné stanovit, ve kterých místech je nutné instalovat datové zásuvky. Vysoký počet instalovaných datových zásuvek umožní do budoucna rozšířit využití strukturované kabeláže a nebude nutné dodatečně dělat úpravy nebo rozšiřovat počet datových zásuvek. Při výběru vhodného typu datové zásuvky je nutné počítat také s požadavkem na jednotný design prvků elektroinstalace, které jsou instalovány v konkrétních interiérech budov. Tento prvek je prakticky jedinou viditelnou částí strukturované kabeláže pro koncového uživatele. K dispozici je velké množství různých řešení elektroinstalačních programů, materiálu a designů. Z hlediska množství instalovaných datových zásuvek se uplatňuje obecná zásada, že každé samostatné pracovní místo musí být obslouženo minimálně třemi přípojnými body (zpravidla počítač + telefon + síťová periférie). Pro snadnou orientaci a identifikaci je nutné každou datovou zásuvku trvale, jednoznačně a viditelně označit.