# 21 — Pasivní prvky sítí > [!abstract] O tématu > ==**Pasivní prvky**== = ==**síťové komponenty bez napájení**==, které přenášejí signál, ale ==**nezesilují ani nezeslabují**== ho jako aktivní prvky. Patří sem **kabely, konektory, zásuvky, patch panely, rozvaděče (racky), kabelové trasy** a antény. > [!info] Maturitní otázka > **a)** Metalické kabely a konektory · **b)** Optické kabely a konektory · **c)** Spojování optických vláken · **d)** Strukturovaná kabeláž > [!tip] Základní parametry každého kabelu > - ==**Šířka pásma [Hz]**== — rozdíl mezi nejvyšší a nejnižší přenášenou frekvencí > - ==**Přenosová rychlost [b/s, bps]**== — závisí na šířce pásma a odstupu signálu od šumu > - ==**Útlum [dB]**== — zeslabení signálu; **roste s frekvencí a klesajícím průměrem kabelu**, určuje **max. délku** > - ==**Šum**== — bílý (konstantní), impulzní (mění amplitudu), ==**přeslech (cross-talk)**== — signál jednoho kabelu ovlivňuje druhý; **potlačuje se zkroucením vodičů** --- ## a) Metalické kabely a konektory ### Kroucená dvojlinka (twisted pair) ==**Nejběžnější síťový kabel**==. **Dva izolované navzájem zkroucené dráty** — zkroucení ==**zeslabuje rušivé signály a přeslechy**==. Pro LAN obvykle **4 páry (8 žil)**, existují varianty s 2, 4, 8, 25, 50, 100 až 3000 páry. | Typ | Stínění | Impedance | Použití | |---|---|---|---| | ==**UTP**== (Unshielded TP) | **bez stínění** | **100 Ω** | **nejlevnější, standard pro Ethernet** | | ==**STP**== (Shielded TP) | **každý pár stíněn zvlášť** | **150 Ω** | dražší, Token Ring, průmysl | | ==**FTP**== (Foiled TP) | **fólie kolem všech párů** | 100 Ω | vylepšená STP s fóliovým stíněním | > [!warning] Vlastnosti a omezení dvojlinky > - ==**Symetrické vedení**==, nejlevnější přenosové médium > - **Nevhodná pro vysoké rychlosti** a vzdálenosti delší než ==**100 m**== > - ==**Pouze point-to-point (bod-bod)**== — nelze dělat odbočky > - Speciální provedení: ohnivzdorné, proti přeseknutí ### Kategorie kabelů (rychlost / šířka pásma) | Kategorie | Rychlost | Použití | |---|---|---| | Cat 1 | telefon, ISDN | ne pro data | | Cat 2 | do 1 Mbps | digitální zvuk, Token Ring | | Cat 3 | do 10 Mbps | 10BASE Ethernet | | Cat 4 | do 16 Mbps | vylepšený Token Ring | | ==**Cat 5 / 5e**== | 100 Mbps / **1 Gbps** | dnes minimum | | ==**Cat 6**== | **1000 Mbps** | ==**dnes nejčastější**==, páteřní rozvody LAN | | ==**Cat 7**== | **10 Gbps** | vysoká cena, **každý pár stíněn zvlášť** | ### Třídy kabelů (frekvence) ==**Třída A**== — 100 kHz · ==**B**== — 1 MHz · ==**C**== — 16 MHz · ==**D**== — 100 MHz · **optika** — > 100 MHz ### Konektor — RJ-45 ==**RJ-45**== = ==**8-žilový konektor**== pro UTP/FTP kabel. - ==**Maximální délka segmentu: 100 m**== (Ethernet) - ==**Standardy zapojení**==: **T568A** nebo **T568B** (jen pořadí barev) ### Koaxiální kabel ==**Měděný vodič obalený izolací (dielektrikum) a opletením**==, vše v plášti. ==**Nesymetrické vedení**== — opletení slouží jako vodič i stínění. **Konstrukce (od vnějšku):** 1. ==**Vnější plášť**== — ochrana proti mech. poškození a EM rušení 2. ==**Kovové opletení / stínění**== — hliník/měď 3. ==**Dielektrikum**== — izolační vrstva mezi vodičem a stíněním 4. ==**Centrální vodič**== — přenáší samotný signál | Typ | Pásmo | Použití | |---|---|---| | ==**Základní pásmo (LAN)**== | 0–50 MHz, jedna informace v jednom okamžiku, do **20 Mbps** | starší Ethernet (10BASE-2) | | ==**Širokopásmový**== | více kanálů současně | **kabelová TV, MAN, rádiové přenosy** | > [!warning] Skinefekt > Čím vyšší frekvence, tím více se signál šíří **blízko okraje vodiče** → fyzické ničení kabelu, omezení rychlosti a délky (stovky metrů). **Konektory koax:** BNC, T-spojka pro odbočku, ==**terminátor**== na koncích (zakončovací odpor). --- ## b) Optické kabely a konektory ==**Optický kabel**== přenáší ==**světelné impulsy**== místo elektrických — jádrem prochází světlo a na rozhraní jádro/plášť dochází k ==**úplnému odrazu**==. ### Optický přenosový systém | Část | Funkce | Příklad | |---|---|---| | ==**Vysílač**== | převádí elektrický signál na světelný | ==**LED**== (levnější) nebo ==**laserová dioda**== (dražší) | | ==**Vlákno**== | přenáší světelný paprsek | sklo / plast | | ==**Přijímač**== | převádí světlo zpět na elektrický signál | ==**fotodioda, fototranzistor**== | ### Struktura optického vlákna — 3 vrstvy 1. ==**Jádro (core)**== — sklo nebo plast, průměr jednotky až desítky μm 2. ==**Plášť (cladding)**== — sklo/plast s **jiným indexem lomu** než jádro → odraz 3. ==**Plastický obal**== — pouze ochranná funkce > [!info] Princip přenosu > Paprsek vstupuje pod určitým úhlem (==**numerická apertura**==). Na rozhraní jádro–plášť dochází díky rozdílnému indexu lomu k ==**úplnému odrazu beze ztrát**== → světlo je vedeno vláknem. ### Výhody optiky - ==**Imunita vůči elektromagnetickému rušení**==, **žádné přeslechy**, malý šum - ==**Velmi malý útlum**== → ==**opakovače cca po 100 km**== - ==**Velká šířka pásma**== (světlo má frekvenci ~10⁸ MHz), rychlosti **až 10 Gbps**, páteř CESNETu **100 Gb/s** - ==**Bezpečnost proti odposlechu**==, malý průměr a hmotnost ### Nevýhody - ==**Nároky na montáž**== — školený instalatér - ==**Problémy při spojování vláken**== - ==**Cena aktivních prvků a konektorů**== (samotný kabel se dnes vyrovnává s metalickými) - Špatně se dynamicky mění přijímače ### Typy optických vláken | Typ | Jádro | Buzení | Vzdálenost | Vlastnost | |---|---|---|---|---| | ==**Mnohovidové (multimode)**== | **50–100 μm** | ==**LED**== | **cca do 50 km** | více paprsků (vidů) | | ==**Jednovidové (singlemode)**== | **3–10 μm** | ==**laserová dioda**== | **řádově 100 km** | pouze 1 vid podél osy | #### Mnohovidová vlákna (multi mode) Vedou ==**více paprsků různých vlnových délek**== (tzv. ==**vidy / modes**==). Dělí se na: - ==**S konstantním (stupňovitým) indexem lomu**== — index se mění **skokem**, každá vlnová délka má svoji cestu → ==**větší rozptyl, větší zkreslení, menší šířka pásma**==. **Nejlevnější** z optických kabelů. - ==**S proměnným (gradientním) indexem lomu**== — index se mění **plynule**, vlákno vidy ohýbá → ==**všechny paprsky se šíří stejně rychle**==, menší zkreslení, větší šířka pásma. #### Jednovidová vlákna (single mode) - Vede ==**pouze jeden vid podél osy vlákna**== — bez odrazů - Vyžaduje ==**laserovou diodu**== - Velmi malého průměru jádra (srovnatelný s vlnovou délkou) → ==**vyšší nároky na souosost**== - Malý rozdíl indexu lomu jádra a pláště → paprsek může ==**„vyletět" v ohybech**== → omezený poloměr ohybu ### Srovnání | Mnohovidová — výhody | Jednovidová — výhody | |---|---| | nízká cena | vynikající přenosový výkon | | snazší spojování | bez zkreslení vidovou disperzí | | snazší montáž konektorů | větší vzdálenost mezi opakovači | | velká numerická apertura, lze LED | | ### Optické konektory | Konektor | Vzhled | Použití | |---|---|---| | ==**SC**== | čtvercový, push-pull | telecom, datacentra | | ==**LC**== | malý, dvojitý | **moderní standard**, vysoká hustota | | ==**ST**== | bajonet | starší, FTTH | | ==**FC**== | šroubovací | profi měření | ### Moduly SFP ==**SFP / SFP+ / QSFP**== = ==**vyměnitelné optické moduly**== ve switchích pro připojení optiky. --- ## c) Spojování optických vláken ==**Spojování optiky je náročnější než metalika**== — vlákno se nedá jen zkroutit, musí se zachovat ==**kolmost čela**== a souosost. ### Metody spojování | Metoda | Princip | Útlum | |---|---|---| | ==**Sváření (fusion splicing)**== | **vlákna se svaří elektrickým obloukem** | ==**nejnižší útlum (~0,02 dB)**==, **trvalé** | | ==**Mechanické spojky**== | vlákna spojena mechanicky s gelem | vyšší útlum (~0,1 dB), rychlejší | | ==**Konektory**== | broušený konec + konektor | nejvyšší útlum (~0,3 dB), **rozebíratelné** | ### Nástroje - ==**Lámačka (cleaver) / štípačka**== — přesně zlomí vlákno, ==**zachovává kolmost čela s odchylkou max. 0,5°**== - ==**Svářečka optiky**== — zajišťuje kolmost při spojování, elektrický oblouk (drahá, desítky tisíc Kč) - ==**OTDR**== (Optical Time-Domain Reflectometer) — měří kvalitu spoje a délku vlákna --- ## d) Strukturovaná kabeláž ==**Strukturovaná kabeláž**== = ==**jednotný systém kabelových rozvodů**== použitelný pro všechny druhy přenosových služeb (datové sítě, telefony, poplašná i protipožární zařízení). > [!info] Důvod vzniku > Kabely se ==**instalují už během stavby budovy bez ohledu na konkrétní účel**== — je to ==**levnější než dodatečná instalace**==. ### Hlavní prvky - ==**Patch panel**== — v rozvaděči, sdružuje a organizuje kabely - ==**Datová zásuvka**== (RJ-45) v místnosti - ==**Patch cord**== — krátký propojovací kabel - ==**Rozvaděč (rack)**== — skříň pro switche, patch panely, servery - ==**Páteřní kabely**== — mezi rozvaděči v různých patrech (často optika) - ==**Aktivní prvky**== — switche, routery v rozvaděči ### Datové rozvaděče (RACKy) ==**19" (palcový) standard**== pro montáž síťové techniky. ==**1U = 1,75" = 4,45 cm**==. | Druh | Výška | Šířka | Hloubka | |---|---|---|---| | ==**Stojanový**== | 15U – 47U | 600 nebo 800 mm | 600 – 1200 mm | | ==**Nástěnný**== | 4U – 18U | 600 mm | 400 – 600 mm | | **Rám** | jednodílný/dvoudílný | — | — | > [!info] Stěny a krytí > - **Stěny**: skleněné, perforované, celokovové > - Běžná váha 300–400 kg, vysoká nosnost až 1300 kg, samotný rozvaděč až 100 kg > - ==**IP krytí (Ingress Protection)**==: běžně **IP 20 / IP 30**, speciální **IP 54** ### Příslušenství rozvaděčů - ==**Vyvazovací panely a oka**== (organizace kabelů) - Poličky (pevné, výsuvné) - ==**PDU (Power Distribution Unit)**== — napájecí panel 230 V - Zámky, osvětlení, ==**ventilace, filtry, chlazení**== - Podstavce, kolečka ### Co je v rozvaděči - **Aktivní:** switche, routery, optické prvky, telefonní ústředny - **Pasivní:** patch panely, optické vany - Servery, storage, ==**UPS**==, IPS, KVM switch, wireless controller ### Subsystémy podle ISO/IEC 11801 | Subsystém | Popis | |---|---| | ==**Pracovní oblast (work area)**== | místnost — koncové zařízení + patch cord | | ==**Horizontální rozvod**== | ==**od datové zásuvky k patch panelu**==, **max 90 m UTP** | | ==**Páteřní rozvod (vertikální)**== | mezi patry, často **optika** | | ==**Telekomunikační místnost**== | rozvaděč v patře | | **Zařízení v sálu** | hlavní datový sál | ### Standardy - ==**EIA/TIA-568**== — americká norma - ==**ISO/IEC 11801**== — mezinárodní norma - ==**ČSN EN 50173**== — česká/evropská ### Kabelové trasy - ==**Žlaby (cable tray)**== — kovové žlaby pod stropem - ==**Lišty**== — plastové, na zdi - ==**Trubky / chráničky (conduit)**== — v betonu - ==**Podlahové krabice**== — pro zásuvky v podlaze ### Pravidla a organizace - ==**Datové kabely odděleně od silových**== (rušení) - ==**Ohyb kabelu**== — nesmí být menší než 4× průměr kabelu - ==**Označení a barvy kabelů**== — každý kabel má identifikaci (původ → cíl) - ==**Dokumentace**== — výkresy, číslování zásuvek - Ochrana proti ohni, vodě, mechanickému poškození ### Datacentra (řeší se) - ==**Umístění rozvaděčů**== — zátěž, prostor - ==**Přívod kabelů**== — zdvojená podlaha, stropy - ==**Napájení**== — hlavní přívod, **UPS, generátory** - ==**Chlazení**== — cirkulace, ==**studené a teplé uličky**==, výměníky - ==**Bezpečnost**== — zámky, přístupové karty, kamery - ==**Požární ochrana**== — detektory, hasicí systémy --- ## Shrnutí > [!summary] Co si pamatovat > **Parametry kabelů:** šířka pásma [Hz], rychlost [bps], útlum [dB], šum (vč. ==**přeslechu**== — řeší zkroucení). > **a) Metalika:** ==**UTP (100 Ω) / STP (150 Ω) / FTP**==, kategorie ==**Cat 5e / 6 / 7**==, třídy A–D, konektor ==**RJ-45**==, **max 100 m**, ==**pouze point-to-point**==. Koax = vodič+dielektrikum+stínění+plášť (skinefekt). > **b) Optika:** 3 vrstvy (jádro/plášť/obal), úplný odraz, ==**numerická apertura**==. ==**Mnohovidová (LED, 50–100 μm, do 50 km)**== — konstantní vs gradientní index lomu. ==**Jednovidová (laser, 3–10 μm, 100+ km)**==. Konektory ==**SC, LC, ST, FC**==. SFP moduly. > **c) Spojování optiky:** ==**sváření (~0,02 dB, nejlepší)**==, mechanické spojky, konektory. Nástroje: ==**lámačka (kolmost 0,5°), svářečka, OTDR**==. > **d) Strukturovaná kabeláž:** ==**patch panel, zásuvka, patch cord, rack**==. Horizontální rozvod max **90 m**. Rack ==**19", 1U = 4,45 cm**==, stojanový 15–47U, nástěnný 4–18U. ==**IP krytí**==, **PDU, UPS, vyvazování, chlazení**. Standardy ==**EIA/TIA-568, ISO/IEC 11801, ČSN EN 50173**==.