UTP, STP komunikacijski kabel

Uporaba koaksijalnog kabela ima veliku manu u činjenici da prekid kabela dovodi do prestanka funkcionalnosti cijelog mrežnog sustava. U potpunosti je istisnut uporabom bakrenih parica, standarda koji je tijekom razvoja ove vrste povezivanja doživio podosta revizija i neprekidno se razvija. Danas se u uporabi za ožičenje koriste spojni kablovi koji imaju 4 uvijene parice (8 vodova) za prijenos signala. Pošto se koriste četiri parice to znači da je pomoću ove vrste kabela moguće ostvariti full-duplex komunikaciju. Osnovna namjena mu je povezivanje MREŽNE KARTICE (NIC) računala ili nekog drugog uređaja za MREŽNE UREĐAJE i međusobno povezivanje samih mrežnih uređaja. U osnovi postoje dvije koncepcije izvedbe ovog kabela:

• STP (Shielded Twisted Pair) - kabel s uvijenim bakrenim paricama oklopljen vodljivim pletivom ili omotačem, u izvedbi s pojedinačno oklopljenim paricama (STP) ili samo s vanjskim vodljivim oklopom oko svih parica (ScTP - Screened Twisted Pair). Za potanju navedenu vrstu ponekad se koristi naziv FTP (Foil screened Twisted Pair), kada je u pitanju vodljiva folija kao oklop. Oko oklopa je plastični zaštitni omotač.
  
  
• UTP (Unshielded Twisted Pair) - kabel sličan prethodnom ali bez vodljivog omotača, što ga čini neotpornim na šum i vanjske elektromagnetske utjecaje. No moderna tehnologija uspješno prevladava navedenu slabost. Svaka parica samostalno je uvijena i potom su sve međusobno uvijene kako bi se otpornost na vanjske utjecaje povećala. Naravno, oko svih parica zajedno je zaštitni plastični omotač.

Kod obje vrste kabela raspored spajanja parica kabla na konektor je isti. Osnovna razlika je u konstrukciji kabla i popratnim komunikacijskim elementima što je kod oklopljenog kabela složenije te stoga i skuplje. Osobitost UTP je mala cijena i jednostavna ugradnja, što značajno smanjuje cijenu rada i popratne opreme. Osim toga razvijeni su u posebni jednostavni alati za povezivanje ovog kabela za odgovarajuće priključke i konektore. Konektor koji se koristi nosi oznaku RJ45 (Registered Jack - preporučeni utikač) i opisan je u standardu ISO standard 8877. Nešto je veći od RJ11 konektora koji se koristi za standardne dvožilne i četverožilne telefonske priključke. Navedeno ne znači da STP kabel treba izbjegavati. Naprotiv, u okruženjima s velikim elektromagnetskih smetnjama ili prilikom umrežavanja kod starijih objekata, kada se blizina izvora smetnji ne može izbjeći, njegova uporaba se preporučuje.

Primjer I

Spajanje neoklopljenog UTP kabela za ISDN-LAN priključak RJ45 utikača prema 'TIA/EIA 568' standardu ožičenja.

Slika**** 3.6.18 Spajanje UTP kabela / RJ45 i sprežnik / Alat. ( + / - )

Skica kabela sa slike predstavlja neoklopljeni kabel kategorije 5 (pet) - CAT5. Sastoji se od četiri zasebno usukane parice koje su opet međusobno usukane. Boje su standardizirane. Kabel kategorije 1 (jedan) nema usukanih parica. Ostale kategorije su po kvaliteti između ove dvije, ili bolje. Usukane parice povećavaju otpornost voda na upliv vanjskih smetnji. Način - shema spajanja pin-ova RJ45 priključka (pinout) s kabelom nije slijedno po bojama već prema slici 3.6.18 nacrtanoj na osnovu 'TIA/EIA 568B Wiring' standarda koji je obilježje ETHERNET komunikacije, za razliku od 'TIA/EIA 568A Wiring' standarda koji je obilježje ISDN komunikacija. Prilikom krimpanja kabela na RJ45 konektor treba otkinuti omot oko parica za dvadesetak milimetara, posložiti parice kako je po standardu, tvrdo držati posložene parice, poravnati ih sjekaćem na alatu na duljinu 10-12 mm, ugurati u konektor i zakrimpati kako prikazuje slika 3.6.18e. Komunikacija se prema 'TIA/EIA 568B Wiring' standardu s obzirom na različite namijene parova vodova (parica) u kabelu odvija prema tablici:

RX (prijam) i TX (predaja) u 10base-T kabliranju koriste jednu paricu za prijam a drugu za odašiljanje podataka. Pošto su to dva odvojena jednosmjerna kanala znači da je podržan FULL-DUPLEX rad ako to uređaji koje povezuju omogućavaju. Standard preko plave parice dozvoljava istovremenu uporabu standardnog telefonskog kanala. T4 kabliranje ne koristi točno određene parice za prijam i odašiljanje, odnosno 2 para su točno određena (RX i TX parovi) kao jednosmjerna, radu kompatibilnosti s 10base-T, a dva su dvosmjerna (bi-directional), od čega se tri para koriste za prijenos podataka a četvrti za ustanovljavanje kolizije. ISDN prijenos podataka, kao posebna kategorija, naveden je samo radi ilustracije.

Standardni uobičajeni način priključivanja RJ45 utikača na UTP kabel podrazumijeva da je raspored parica kabla prema pinovima utikača na oba dva kraja isti. Koristi se prvenstveno za povezivanje MREŽNE KARTICE (NIC) radne postaje za pristupne mrežne uređaje kao HUB ili SWITCH. Mrežna kartica (NIC) spaja se za mrežni uređaj preko više prespojnih mjesta. Prvo se kraćim kabelom (outlet cable) povezuje NIC za utičnicu u zidu (outlet), koja ima jedan ili više priključaka kao sprežnik. Utičnica se mrežnim razvodom pomoću UTP / STP kablova spaja s prespojnim panelom (patch panel) u prespojnom ormaru (rack) u kojem su mrežni uređaji. Utičnica priključnog panela se kraćim kabelom (patch cord) povezuje za odgovarajući mrežni uređaj. Ukupna duljina svih navedenih segmenata od NIC do mrežnog uređaja, najčešće pristupni preklopnik (access switch), ne smije preći 100 m, mada je preporuka da ukupna duljina povezanih kablova bude 5-10% manja zbog mogućih gubitaka na spojnim mjestima. Navedeno najbolje ilustrira slika 7.5.2. Dakle, mrežni uređaji dizajnirani su za ispravan rad s kablovima duljine do 100 m, uzimajući u obzir ukupnu duljinu svih kablova od mrežne kartice računala do priključka u mrežni uređaj, Navedeno znači da se u slučaju potrebe, dva kraća kabla mogu povezati pomoću sprežnika (coupler) prikazanog na slici 3.6.18c, uz poštivanje granice od 100 m.

Naravno, za spajanje UTP konektora na kabel treba imati alat. Na animiranoj slici 3.6.18d prikazana su jednostavna kliješta za krimpanje (spajanje utikača na kabel), koja imaju sjekač za kabel i skidanje izolacije te ležište za UTP i PTT konektore glede utiskivanja pin-ova utikača u vodove kabela umetnutog u utikač. Prikazana kliješta samo su dio od skupa alata što ga koriste profesionalci, ali su za kućne potrebe po cijeni pristupačna i posve zadovoljavaju glede osnovnog održavanja kućne lokalne mreže.

Mrežni uređaji HUB i SWITCH imaju takav raspored pin-ova na utičnicama da promet na odlaznim pin-ova s NIC-a dolazi na prijamne pin-ove HUB-a i obrnuto (full-duplex). Kada se istorodni uređaji međusobno povezuju, odnosno uređaji istog OSI sloja, na primjer HUB za SWITCH, tada se koristi ukršteni (crossover) kabel kojemu je osobitost da su na jednom od krajeva prijamni i predajni pin-ovi na RJ45 utikaču zamijene mjesta. Ako se radi o vezi 'podređenog' prema 'nadređenom', ova veza se naziva UPLINK (veza prema gore). Dali će se primijeniti standardni ili ukršteni kabel za povezivanje ovisi o vrsti nadređenog uređaja. Moderniji mrežni uređaji imaju mogućnost automatskog načina odabira veze na priključcima tako da je svejedno da li je u pitanju standardni (straight through) ili ukršteni (crossover) kabel. Poneki modeli imaju mogućnost se jednoj od utičnica uređaja (uplink) pomoću prekidača promjeni raspored pin-ova.

Ako se pak koriste samo dva računala koja nisu previše udaljena, mogu se njihove mrežne kartice neposredno međusobno povezati s 'ukrštenim' RJ45 priključcima (crossover cable - CO) tako da parice UTP kabela neposredno povezuju izlaz jedne računalne mrežne kartice s ulazom u drugu kako to pokazuju naredna pravila za 10Base-T i 100Base-T4.

Opći način povezivanja predajnih i prijamnih signalnih pin-ova (pinout) za neposrednu vezu (crossover) po 10Base-T i 100Base-T4 standardu prikazuju sheme:

Naziv Pin Pin Naziv ===== === === ===== TX+ 1 <--> 3 RX+ TX- 2 <--> 6 RX- RX+ 3 <--> 1 TX+ RX- 6 <--> 2 TX- 4 <--> 4 5 <--> 5 7 <--> 7 8 <--> 8

Naziv Pin Pin Naziv ====== === === ====== TX_D1+ 1 <--> 3 RX_D2+ TX_D1- 2 <--> 6 RX_D2- RX_D2+ 3 <--> 1 TX_D1+ RX_D2- 6 <--> 2 TX_D1- BI_D3+ 4 <--> 7 BI_D4+ BI_D3- 5 <--> 8 BI_D4- BI_D4+ 7 <--> 4 BI_D3+ BI_D4- 8 <--> 5 BI_D3-

Povezivanje parica komunikacijskog kabela i RJ45 konektora u neposrednoj vezi (crossover) za 10base-T i 100base-T komunikaciju prema 'TIA/EIA 568B Wiring' standardu prikazuje naredna tablica:

Parice s pin-ovima 4-5 i 7-8 za 10Base-T i 100Base-T mogu se spojiti izravno bez križanja, jer se ne koriste se u komunikaciji, što nije u skladu s T4 standardom za 100Base-T4. Ako se neće koristiti uređaji koji zahtijevaju T4 standard neće biti problema u komunikaciji između uređaja. Kako prepoznati koristi li uređaj T4 komunikacijski standard? Jednostavno, treba pročitati njegove upute! Standard 1000Base-T koristi sve četiri parice za simultani prijenos u oba smjera koisteći '5-razinsku' pulsno-amplitudnu modulaciju (PAM-5) signala kako prikazuje naredna tablica:

Znakovi ' ± ' označavaju povećanje ili smanjenje nivoa signala prema prethodnom nivou. Svaki od nivoa amplitude predstavlja jednu 3 bit-nu kombinaciju, koja se naziva SIMBOL. Radi se o prijenosu simbola slićno modulaciji za DVB sustave. Slično koristi i 100Base-T2 standard. Standardi 100Base-T2 i 100BaseT4 zastarjeli su i pod 100BaseT podrazumjeva se 100Base-TX standrad koji u osnovi zahtijeva kategoriju kabela C5e. 1000Base-TX je pojednostavljeni standard koji korisiti dvije parice za komunikaciju.

Povezivanje parica komunikacijskog kabela i RJ45 konektora u neposrednoj vezi (crossover) za 100base-T4 komunikaciju prema 'TIA/EIA 568B Wiring' standardu:

U svim slučajevima najveća dozvoljena duljina kabla iznosi 100 m, iako se ova udaljenost ne preporučuje za 'ukrštene' veze, jer nema HUB-a (ili SWITCH-a) koji unose i nekakvo pojačanje glede stabilnije komunikacije. Prikazane sheme opisane za 10base-T vrijede i za 100base-T, s tim da se razlikuje kategorija UTP kabela koji se koristi za povezivanje uređaja. U prvom slučaju to je C3, C4 ili C5; u drugom slučaju to je C5 ili C5e; u trećem slučaju to je C6. Da li će veza biti 'ukrštena' ili ne ovisi o tome koji se uređaji spajaju. Pojednostavljeno, uređaji različitih porodica povezuju se s kabelom iste orijentacije (straith-through) kao NIC-HUB ili HUB-Router, a uređaji iste porodice povezuju se s 'ukrštenim' kabelom (crossover) kao dvije NIC ili dva HUB-a. Kategorija kabela ovisi o brzini prijenosa podataka i kriteriji su stroži što je brzina veća.

100Base-T4 je standard zamišljen da omogući veće brzine na već postojećoj starijoj infrastrukturi kojoj su UTP kabeli kategorije, 3,4 ili 5. No moderna tehnologija prijamnih i predajnih uređaja preklopnika i mrežnih kartica omogućila je da se razviju standardi 100Base-T i 1000Base-TX koja koristi svega dvije parice (narančastu i zelenu) kao 10Base-T, i dalje na 100m udaljenosti od preklopnika (switch-a) do korisnika s neoklopljenim UTP kabelom. No kabeli moraju biti barem kategorije 5e (CAT5e-C5e) za 100Base-T, što je ustvari poboljšana kategorija 5 koja korisnika lišava briga oko smetnji i omogućava full-duplex promet. 1000Base-TX standard zahtijeva kabel C6 kategorije.

Prikazane sheme spajanja su prema koji je obilježje sheme kabliranja za kabel kategorije C5e i C6 i pripadne im opreme. 'TIA/EIA 568A Wiring' standard je izvorna specifikacija za sheme spajanja do C5 kategorije kabela, naslijeđena od ISDN sustava, i brza prepoznatljiva razlika je u tome što narančasta i zelena parica imaju zamijenjena mjesta prilikom spajanja za RJ45 konektor ako se promatra slika 3.6.18. Glede samog načela odvijanja komunikacije navedeno nema značaja jer su sve komunikacijske parice u samom kabelu fizički iste osim što su drugačije obojene, ali kabeli različitih kategorija nemaju iste osobitosti glede uporabljive propusne moći. No u jednom okruženju kabliranje mora biti izvedeno na isti način bez miješanja standarda prema preporukama za pojedine kategorije kabela i pripadne opreme, te se po načinu spajanja prepoznaje koja kategorija kabela i opreme je uporabljena. Kako su oba načina spajanja načelno komunikacijski korektna, neće biti problema ako se ' B ' standard uporabi za povezivanje uređaja kod starije i sporije opreme, ali će doći do problema u komunikaciji između uređaja ako se za njihovo povezivanje uporabi kabel koji je niže kategorije od potrebne zbog različitih električkih osobitosti pojedinih kategorija kabela. Po načinu povezanih parica kabela i konektora može se odmah ustanoviti da li kabel odgovara zacrtanoj namijeni ili ne.

Neke od mogućih način povezivanja računala i mrežnih uređaja, ili samih mrežnih uređaja u prespojnom (mrežnom) ormaru, te raspored pin-ova na pojedinim priključnicama UTP kabela prema 'TIA/EIA 568B Wiring' standardu, ilustrira slika 3.6.19a.

Slika* 3.6.19 Povezivanje mrežnih uređaja UTP kabelom / STP-C7. ( + / - )

Ako su uporabljeni mrežni uređaji s priključcima AUTOSENSE tipa, odnosno da uređaji imaju takvu elektroniku koja automatski prepoznaje da li je za njega priključen standardni ili ukršteni kabel te automatski podešavaju komunikaciju, tada sigurno nisu u pitanju uređaji koji podržavaju T4 standard spajanja pin-ova u kabelu. Uglavnom svi današnji uređaji imaju ovu osobitost i T4 standard ne implementira se u takvim uređajima. Također se gotovo nigdje više ne koristi mogućnost spajanja telefona na pin-ove 4-5, jer VoIP (Voice over TCP / IP) govorna komunikacija koristi mehanizam pretvaranja analognog signala u digitalni i njegovu daljnju distribuciju po načelima računalnih standarda. Načelo strukturnog kabliranja, koje se temelji na uporabi istog komunikacijskog kabela u različite svrhe s različitim protokolima, to ne dopušta. Raspored pin-ova konektora na krajevima kabla za različite načine povezivanja mrežnih uređaja prikazan je prema slici 3.6.18a.

Primjer II

Kronološki redoslijed i osobine pojedinih kategorija UTP kabela, prema približnoj zastupljenosti većoj od 50% u novim mrežnim sustavima (ne po godini objave i ustanovljavanja standarda), bio bi:

Što je veća kategorija bakrenog kabla veći su i zahtjevi prema otpornosti na smetnje i preslušavanje između pojedinih parica. No sve veći udio u komunikacijama imaju optički i bežični sustavi. No prijenos signala preko bakrenih vodova još uvijek ostaje referentan glede rješavanja osnovnog pristupa do korisnika. Može se očekivati da će sa stanovišta cijene koštanja, instalacije i sigurnosti prevladati uporaba kabela s bakrenim paricama.

Cat7 kabel može se koristiti na tradicionalan način. Cat7 je skraćenica za kabel kategorije 7. Cat7 kabel ima veću propusnost i veću brzinu prijenosa podataka. Cat7 kabel ima četiri oklopljena para žica, a sam kabel je također oklopljen, što može učinkovito eliminirati preslušavanje i smanjiti šum. Cat7 podržava brzinu prijenosa od 10 Gbps na frekvenciji od 600 MHz. Cat7 je unatrag kompatibilan sa Cat6a, Cat6, Cat5e i Cat5 kabelima. Kako su parice žica oklopljene, te je i cijeli kabel potpuno oklopljen, može se izraditi kao zaobljeni ili ravni kabel. RJ45 konektor je skoro isti, ali ima mogućnost da žice prođu kroz prednje sučelje i da se višak žice naknadno odreže, što olakšava krimpanje. Za komunikaciju koriste se sve četiri parice. Ovaj kabel spada u grupu SF/FTP (Shielded with Foiled Twisted Pair) kablova. Ima potpuni oklop od pletenice i oklop od folije, s pojedinačnim upredenim paricama zaštićenim folijom.

Cat8 je najnoviji standard i predstavlja vrhunac brzine i propusnosti, podržavajući visoke brzine do 40 Gbit/s, ali na kraćim udaljenostima do 30 metara. Ovo je kabel dizajniran za profesionalne mreže i podatkovne centre, gdje su brzina, stabilnost i niska latencija apsolutni prioritet. Iako je Cat8 još uvijek rijetkost u svakodnevnim aplikacijama, u svijetu visoko specijaliziranih IT mreža, koristi se za direktno spajanje mrežne opreme. Zanimljivost je da nakon 30 metara specifikacije Cat8 kabela padaju na 10 Gbit/s, dakle ponaša se kao Cat6a verzija kabela.

SAŽETAK:

Opisani načini povezivanja RJ45 priključka za UTP kabel je najčešći i odnosi se prvenstveno na komunikacijske veze između pristupnih mrežnih uređaja i računala. Poseban kabel, koji se uglavnom primjenjuje za povezivanje administratorskog ulaza mrežnog uređaja i računala naziva se 'rollover' a često i 'Cisco console cable' ili 'Yost cable' prema standardu 'Yost Serial Device Wiring Standard' koji opisuje serijske komunikacijske kablove. Osnovna namjena mu je povezivanje PC računala s konzolnim sučeljem usmjernika (router-a) i koriste ga profesionalci glede podešavanja mrežnih uređaja, a kabel se spaja prema shemi na lijevoj strani u narednom prikazu.

Naziv Pin Pin Naziv ===== === === ===== TX+ 1 <--> 8 TX- 2 <--> 7 RX+ 3 <--> 6 4 <--> 5 5 <--> 4 RX- 6 <--> 3 7 <--> 2 8 <--> 1

Naziv Pin ===== === TX+ 1 >---| TX- 2 >---|--| RX+ 3 <---| | 4 | 5 | RX- 6 <------| 7 8

A da bi se ispitala komunikacija mrežne kartice na način da se njen izlaz vrača na njen ulaz može se izvršiti spajane pin-ova u RJ45 priključku na način da prespoje pin-ovi prema shemi na desnoj strani prethodnog prikaza. Dakle, ne radi se o kablu već o povezivanju pin-ova jednog RJ45 priključka kako bi se 'odglumila' mrežna povezanost mrežne kartice u testne svrhe (loopback plug). No, mrežnu povezanost ipak je bolje ispitati komandom PING prema opisu u poglavlju 7.4.4.

Ako se žele dva računala međusobno spojiti ukrštenim kablom, nije nužno definirati im mrežne postavke prema nekoj statičkoj adresnoj shemi. Većina operativnih sustava ima ugrađen APIPA mehanizam koji omogućava komunikaciju između računala prema automatski generiranim DHCP postavkama.

Mnogi NIC proizvodi podržavaju višestruke brzine 10/100/1000 Mb/s, a u stvari se promovira 10Base-T/100Base-T/1000Base-TX standard. Najnovije tehnologije podržavaju 10/100/1000/10000 Mb/s s RJ45 konektorom i kabelskom opremom kategorije C7.