Luento: yleiskaapelointi

S-38.188 Tietoliikenneverkot

Luento 2: Yleiskaapelointi

Erilaiset kaapelit

Parikaapeli
Koaksiaalikaapeli
Valokaapeli

Koaksiaalikaapeli

Koaksiaalikaapeli muodostuu kahdesta saman keskipisteen omaavasta lieriöjohtimesta.
Johtimien välissä on eristeaine, joka toimii kaapelin ominaisuudet määräävänä väliaineena.

Koaksiaalikaapeli

Käyttössä

IEEE802.3 / 10Base5, 10Base2, 10Broad36
IEEE802.4 (Token Bus)
IBM 3270, AS/400 pääteyhteydet

koaksiaali / twinaxial

Impedanssi

50, 75, 93 ohm

Paksuus

10 mm, min taivutussäde 20 cm
4 mm, min taivutussäde 10 cm

Kuidut

Monimuotokuitu

62,5/125 µm

yleisin, ANSI/EIA/TIA-492AAAA:n mukainen

100/140, 85/125 µm

suurempi tehonsiirto pienemmällä tarkkuudella

50/125 µm

soveltuu suuremmille nopeuksille

Yksimuotokuitu

10/125 µm

Kuitujen suorityskyky

Kuituliittimet

Kuidun edut

Virheeteetön tiedonsiirto pitkillä etäisyyksillä ja suurilla nopeuksilla

pieni vaimeneminen
pieni värinä (jitter)
pitkät yhteydet mahdollistavat vapaamman suunnittelun (0,1 vs 2 / 40 km)

Korkeammat siirtonopeudet
Asennus helpommin testattavissa

tarvitaan vain vaimennuksen testaus koska kaistanleveyteen asennusmenetelmät eivät vaikuta

Kuidun edut…

Taloudellisuus pitkällä aikavälillä

uutta kaapelointia ei jouduta vetämään siirryttäessä korkeammille siirtonopeuksille

Tunteeton EMI/RFI-häiriöille
Ei aiheuta EMI/RFI-häiriöitä

eräät parikaapelissa toimivat lähiverkkojärjestelmät eivät ole saaneet hyväksyntää Euroopassa

Tunteeton ylikuulumiselle
Pienemmät impedanssisovitusongelmat

yksimuotokuiduilla voi tulla heijastumia johtuen korkeasta tarkkuusvaatimuksesta (vältettävissä hyvillä liittimillä ja jatkoksilla)

Kuidun edut…

Parempi turvallisuus

epäjohtava: salamat ja maavirrat
vaikeammin kuunneltavissa

Parempi mekaaninen lujuus

cat 5 UTP kestää vetoa ominaisuuksien heikkenemättä maksimissaan 110 N
62,5/125 µm kuitu kestää yli 450 N
kuidun taivutussäde pienempi kuin cat 5 UTP:n

Monimuotokuitu (askelmuoto)

Askeltaitekertoimella rakennettu kuitu perustuu kahden eri taitekertoimen omaavan lasimassan päällekäiseen rakenteeseen.
Optinen signaali taittuu tästä rajapinnasta takaisin ytimeen.

Monimuotokuitu (askelmuoto)

Askeltaitekertoimen heikkous on eri kulmissa syötetyjen valonsäteiden eri mittainen kulkumatka.

Tämä kulkumatka aiheuttaa signaaliin aikatasossa kohinaa ja rajoittaa täten hyödynnettävää taajuuskaistaa

Monimuotokuitu (asteittaismuoto)

Taitekerroin muuttuu lineaarisesti tultaessa ytimestä kehälle.
Signaalin kohina ominaisuudet paranevat ja käytettävä kaista on suurempi.

Yksimuotokuitu

Kuidun ydin on paksuudeltaan aallonpituuden luokkaa 1300nm

Signaali etenee kuidussa suoraan ja ei siten aiheuta kohinaa aikatasossa. Näin on mahdollista hyödyntää kuidun kapasiteettia paremmin.

Kierretty parikaapeli

Perustuu kahden tai useamman suojatun kuparijohdin parin säänölliseen spiraalirakenteeseen.

Säännöllinen kiertäminen vähentää kaapelin herkkyyttä elektromagneettiselle häiriölle (ylikuuluminen, ympäristön kohinan kytkeytyminen)

Parikaapelit

Suojaamaton (UTP)

edullisempi, helpommin käsiteltävissä

Kaapelisuojattu (STP)

Koko kaapeli ympäröity suojavaipalla

Parisuojattu (FTP)

Jokainen pari kaapelissa on erikseen ympäröity suojavaipalla

Parikaapelit

Edut

soveltuu sekä ATK-liikenteelle että POTS-sovelluksiin
yksi kaapelointi
koeteltua tekniikkaa
ei välttämättä vaadi erikoistyökaluja

Haitat

asennusvirheet taajuusriippuvia

Kaapeliluokituksia

Yleiskaapelointi

Tietoverkkojen kaapeloinnissa on pitkään ollut lähtökohtana ns

UUSI VERKKO UUSI KAAPELI

Yleiskaapeloinnin tavoitteena on luoda laite ja järjestelmä riippumaton kaapelointi, jonka topologiaa voidaan vapaasti muunnella tarpeiden mukaan.

Yleiskaapelointi

Lähtökohtana ajatus siitä että tietoliikennekaapelointi on tärkeä ja rakennukseen yhtä olennaisesti kuuluva perusjärjestelmä kuin lämmitys, valaistus ja sähkö.

Mahdollistaa:

Sovelluksesta riippumattoman kaapeloinnin
Joustavan ja taloudellisesti muunneltavan tietoverkon
Tilavaraukset kaapeloinnille jo rakennusvaiheessa
Avoimet markkinat tavaran myyjille

Standardeja

ANSI/EIA/TIA-568-91 Commercial Building Telecommunications Wiring Standard

merkittävin standardi alalla
kehitys lähti liikkeelle 1985
yleinen kaapelointijärjestelmä

monituote
monitoimittaja
pitkä elinikä

Eurooppalainen versio EN 50 173 Infomation technology - Generic cabling systems.

ANSI/EIA/TIA 568-A vs EN 50 173

Toimivuus keskeinen kohta
Siirtotie keskeinen käsite
Ei määritellä suojausta
CAT 3 ja 5
Siirtotie luokat A,B,C ja D
Työpiste- ja laitekaapelit erotettu siirtotiestä
Käsitteet selvästi erotettu:

Siirtotie
Kanava

EN 50 173

Perustuu hierarkiseen tähti-topologiaan

työpisteiden maksimietäisyys kerrosjakamosta 90 m
kerrosjakamoiden maksimietäisyys talojakamosta 500m
talojakamoiden maksimietäisyys aluejakamosta 3000m

EN 50 173

Käsittää

CD: aluejakamo
BD: talojakamo
FD: kerrosjakamo
TO: työpisterasia

( … ) eivät kuulu siirtotiehen
( … ) kuuluvat kanavaan

Runkokaapelointi

Jakamoiden välillä
Kaapeliksi suositellaan

Parikaapeli 100 tai 150 ohm
monimuotokuitu 62,5/125 mm
Kaapeli voi myös olla yksimuotokuitua

Kaapelien maksimipituudet

Aluekaapeli 3000m
Nousukaapeli 500m
Laitekaapeli 30m
Ristikytkentäkaapeli 20m

Kerroskaapelointi

Jokaiseen työpisteeseen vähintään kaksi liitäntää

yhteen 100 (tai 120) ohm suositeltavimmin CAT5 parikaapeli
muihin

100 ohm CAT 5 parikaapeli
valokaapeli

parikaapeleissa kaikki parit päätetään.
yleisin liitin RJ45

EN 50 173

Yleiskaapelointi verkkona

yleiskaapeloidusta verkosta voidaan muodostaa haluttuja verkkorakenteita, joko loogisesti tai fyysisesti.
tyypillisiä verkkorakenteita ovat:

tähti
rengas
väylä

Väylä

Rengas

Siirtotie

EN 50173 määrittelee siirtotieluokat, joiden perusteella vaatimuksete siirtotielle määräytyvät

Vaimennus

Vaimennus on riippuvainen signaalin taajuudesta:

Luokassa C likimain taajuudesta
Luokassa D likimain taajuuden 2 x neliöjuuresta

Ylikuulumisvaimennus

Ylikuulumisvaimennuksella tarkoitetaan lähetettävän signaalin kytkeytymisvaimennusta vastaanotettavalle signaalijohtimelle.

NEXT lähipäässä
FEXT kaukopäässä

Ylikuulumisvaimennus

Heijastusvaimennus

Heijastusta syntyy kaapeleiden päättämisissä liittimiin sekä epäsymmetrisistä kierroista parin sisällä.

Etenemisviive

Eri siirtotieluokille on määritelty kaapeloinnista johtuvat siirtoviiveet.
Kaapelia hankkittaessa signaalin etenemisnopeus ilmoitetaan prosentteina valon nopeudesta.

Tietoverkkolaboratorio on nyt osa Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitosta. Tällä sivulla oleva tieto voi olla vanhentunutta.

Kurssien ajantasainen tieto on MyCourses-palvelussa.

Tämän sivun sisällöstä vastaavat ja Webmaster.
Sivua on viimeksi päivitetty 15.10.1997 19:25.
URI: http://www.netlab.tkk.fi/opetus/s38188/1997/luento02/index.shtml
[ TKK > Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto > Tietoverkkolaboratorio > Opetus ]

Kysy

Anna palautetta!

S-38.188 Tietoliikenneverkot Luento 2: Yleiskaapelointi
Erilaiset kaapelit Parikaapeli Koaksiaalikaapeli Valokaapeli
Koaksiaalikaapeli Koaksiaalikaapeli muodostuu kahdesta saman keskipisteen omaavasta lieriöjohtimesta. Johtimien välissä on eristeaine, joka toimii kaapelin ominaisuudet määräävänä väliaineena.
Koaksiaalikaapeli Käyttössä IEEE802.3 / 10Base5, 10Base2, 10Broad36 IEEE802.4 (Token Bus) IBM 3270, AS/400 pääteyhteydet koaksiaali / twinaxial Impedanssi 50, 75, 93 ohm Paksuus 10 mm, min taivutussäde 20 cm 4 mm, min taivutussäde 10 cm
Kuidut Monimuotokuitu 62,5/125 µm yleisin, ANSI/EIA/TIA-492AAAA:n mukainen 100/140, 85/125 µm suurempi tehonsiirto pienemmällä tarkkuudella 50/125 µm soveltuu suuremmille nopeuksille Yksimuotokuitu 10/125 µm
Kuitujen suorityskyky
Kuituliittimet
Kuidun edut Virheeteetön tiedonsiirto pitkillä etäisyyksillä ja suurilla nopeuksilla pieni vaimeneminen pieni värinä (jitter) pitkät yhteydet mahdollistavat vapaamman suunnittelun (0,1 vs 2 / 40 km) Korkeammat siirtonopeudet Asennus helpommin testattavissa tarvitaan vain vaimennuksen testaus koska kaistanleveyteen asennusmenetelmät eivät vaikuta
Kuidun edut… Taloudellisuus pitkällä aikavälillä uutta kaapelointia ei jouduta vetämään siirryttäessä korkeammille siirtonopeuksille Tunteeton EMI/RFI-häiriöille Ei aiheuta EMI/RFI-häiriöitä eräät parikaapelissa toimivat lähiverkkojärjestelmät eivät ole saaneet hyväksyntää Euroopassa Tunteeton ylikuulumiselle Pienemmät impedanssisovitusongelmat yksimuotokuiduilla voi tulla heijastumia johtuen korkeasta tarkkuusvaatimuksesta (vältettävissä hyvillä liittimillä ja jatkoksilla)
Kuidun edut… Parempi turvallisuus epäjohtava: salamat ja maavirrat vaikeammin kuunneltavissa Parempi mekaaninen lujuus cat 5 UTP kestää vetoa ominaisuuksien heikkenemättä maksimissaan 110 N 62,5/125 µm kuitu kestää yli 450 N kuidun taivutussäde pienempi kuin cat 5 UTP:n
Monimuotokuitu (askelmuoto) Askeltaitekertoimella rakennettu kuitu perustuu kahden eri taitekertoimen omaavan lasimassan päällekäiseen rakenteeseen. Optinen signaali taittuu tästä rajapinnasta takaisin ytimeen.
Monimuotokuitu (askelmuoto) Askeltaitekertoimen heikkous on eri kulmissa syötetyjen valonsäteiden eri mittainen kulkumatka. Tämä kulkumatka aiheuttaa signaaliin aikatasossa kohinaa ja rajoittaa täten hyödynnettävää taajuuskaistaa
Monimuotokuitu (asteittaismuoto) Taitekerroin muuttuu lineaarisesti tultaessa ytimestä kehälle. Signaalin kohina ominaisuudet paranevat ja käytettävä kaista on suurempi.
Yksimuotokuitu Kuidun ydin on paksuudeltaan aallonpituuden luokkaa 1300nm Signaali etenee kuidussa suoraan ja ei siten aiheuta kohinaa aikatasossa. Näin on mahdollista hyödyntää kuidun kapasiteettia paremmin.
Kierretty parikaapeli Perustuu kahden tai useamman suojatun kuparijohdin parin säänölliseen spiraalirakenteeseen. Säännöllinen kiertäminen vähentää kaapelin herkkyyttä elektromagneettiselle häiriölle (ylikuuluminen, ympäristön kohinan kytkeytyminen)
Parikaapelit Suojaamaton (UTP) edullisempi, helpommin käsiteltävissä Kaapelisuojattu (STP) Koko kaapeli ympäröity suojavaipalla Parisuojattu (FTP) Jokainen pari kaapelissa on erikseen ympäröity suojavaipalla
Parikaapelit Edut soveltuu sekä ATK-liikenteelle että POTS-sovelluksiin yksi kaapelointi koeteltua tekniikkaa ei välttämättä vaadi erikoistyökaluja Haitat asennusvirheet taajuusriippuvia
Kaapeliluokituksia
Yleiskaapelointi Tietoverkkojen kaapeloinnissa on pitkään ollut lähtökohtana ns UUSI VERKKO UUSI KAAPELI Yleiskaapeloinnin tavoitteena on luoda laite ja järjestelmä riippumaton kaapelointi, jonka topologiaa voidaan vapaasti muunnella tarpeiden mukaan.
Yleiskaapelointi Lähtökohtana ajatus siitä että tietoliikennekaapelointi on tärkeä ja rakennukseen yhtä olennaisesti kuuluva perusjärjestelmä kuin lämmitys, valaistus ja sähkö. Mahdollistaa: Sovelluksesta riippumattoman kaapeloinnin Joustavan ja taloudellisesti muunneltavan tietoverkon Tilavaraukset kaapeloinnille jo rakennusvaiheessa Avoimet markkinat tavaran myyjille
Standardeja ANSI/EIA/TIA-568-91 Commercial Building Telecommunications Wiring Standard merkittävin standardi alalla kehitys lähti liikkeelle 1985 yleinen kaapelointijärjestelmä monituote monitoimittaja pitkä elinikä Eurooppalainen versio EN 50 173 Infomation technology - Generic cabling systems.
ANSI/EIA/TIA 568-A vs EN 50 173 Toimivuus keskeinen kohta Siirtotie keskeinen käsite Ei määritellä suojausta CAT 3 ja 5 Siirtotie luokat A,B,C ja D Työpiste- ja laitekaapelit erotettu siirtotiestä Käsitteet selvästi erotettu: Siirtotie Kanava
EN 50 173 Perustuu hierarkiseen tähti-topologiaan työpisteiden maksimietäisyys kerrosjakamosta 90 m kerrosjakamoiden maksimietäisyys talojakamosta 500m talojakamoiden maksimietäisyys aluejakamosta 3000m
EN 50 173 Käsittää CD: aluejakamo BD: talojakamo FD: kerrosjakamo TO: työpisterasia ( … ) eivät kuulu siirtotiehen ( … ) kuuluvat kanavaan
Runkokaapelointi Jakamoiden välillä Kaapeliksi suositellaan Parikaapeli 100 tai 150 ohm monimuotokuitu 62,5/125 mm Kaapeli voi myös olla yksimuotokuitua Kaapelien maksimipituudet Aluekaapeli 3000m Nousukaapeli 500m Laitekaapeli 30m Ristikytkentäkaapeli 20m
Kerroskaapelointi Jokaiseen työpisteeseen vähintään kaksi liitäntää yhteen 100 (tai 120) ohm suositeltavimmin CAT5 parikaapeli muihin 100 ohm CAT 5 parikaapeli valokaapeli parikaapeleissa kaikki parit päätetään. yleisin liitin RJ45
EN 50 173
Yleiskaapelointi verkkona yleiskaapeloidusta verkosta voidaan muodostaa haluttuja verkkorakenteita, joko loogisesti tai fyysisesti. tyypillisiä verkkorakenteita ovat: tähti rengas väylä
Väylä
Rengas
Siirtotie EN 50173 määrittelee siirtotieluokat, joiden perusteella vaatimuksete siirtotielle määräytyvät
Vaimennus Vaimennus on riippuvainen signaalin taajuudesta: Luokassa C likimain taajuudesta Luokassa D likimain taajuuden 2 x neliöjuuresta
Ylikuulumisvaimennus Ylikuulumisvaimennuksella tarkoitetaan lähetettävän signaalin kytkeytymisvaimennusta vastaanotettavalle signaalijohtimelle. NEXT lähipäässä FEXT kaukopäässä
Ylikuulumisvaimennus
Heijastusvaimennus Heijastusta syntyy kaapeleiden päättämisissä liittimiin sekä epäsymmetrisistä kierroista parin sisällä.
Etenemisviive Eri siirtotieluokille on määritelty kaapeloinnista johtuvat siirtoviiveet. Kaapelia hankkittaessa signaalin etenemisnopeus ilmoitetaan prosentteina valon nopeudesta.