Prijenosni mediji u LAN-ovima

1. Prijenosni mediji u LAN-ovima Studij FER-2 Studijski program Računarstvo VI semestar Modul Telekomunikacije i informatika Predmet Lokalne mreže (preporučeni izborni predmet modula) doc. dr. sc. Željko Ilić

2. Podjela medija • omeđeni mediji (guided media) • upredene parice (TP – twisted pairs) • koaksijalni kabeli • optičke niti i kabeli • vodovi elektroenergetske mreže (PLC – Power Line Communications) • neomeđeni mediji (unguided media) • eter (bežični medij) • danas se koriste termini • wireline (parice, koaks i optičke niti) • wireless (eter) Prijenosni mediji u LAN-ovima

3. Brzina prostiranja EM vala medijem • brzina EM vala u vakumu • c = 3108 m/s • brzina u nekom mediju •  - dielektrička konstanta medija, ≥ 1 • brzina u bakrenom mediju: v = 2,1108 m/s • brzina u optičkoj niti: v = 2108 m/s Prijenosni mediji u LAN-ovima

4. Osnovni čimbenici • čimbenici koji se odnose na medij i signal, te utječu na prijenosnu brzinu i domet • širina prijenosnog pojasa • potrebno je uskladiti raspoloživu širinu prijenosnog pojasa medija i širinu spektra signala • veća širina prijenosnog pojasa medija  veći domet prijenosa • izobličenja u prijenosu • prigušenje i disperzija • interferencija • smanjuje se oklapanjem medija Prijenosni mediji u LAN-ovima

5. Osnovni čimbenici (2) • broj prijemnika na mediju • svaki priključak na liniji izaziva dodatno prigušenje i izobličenje, te ograničavadomet i prijenosnu brzinu Prijenosni mediji u LAN-ovima

6. Usklađivanje medija i signala • odabrani prijenosni medij ima raspoloživu širinu prijenosnog pojasa određenu karakteristikama medija • signal koji se prenosi ima spektar određene širine na kojeg je moguće utjecati modulacijskim metodama i linijskim kodiranjem • cilj: smanjiti širinu prijenosnog pojasa signala i uskladiti je s raspoloživim pojasom medija • kod žičnih medija i prijenosa u osnovnom pojasu: što uži pojas signala, to manje gušenje signala i veći domet • preslušavanje (smetnja) raste s frekvencijom • u spektru signala treba izbjeći istosmjernu komponentu Prijenosni mediji u LAN-ovima

7. Standardi za ožičenje u LAN-ovima • standardi za strukturno kabliranje • ANSI EIA/TIA-568, definiran 1991. • poboljšana verzija TIA/EIA-568-A, 1995. • za ožičenje u LAN-ovima preporučuje UTP kabele Cat. 3 i 5, te STP kabele Type 1 • 1999. u standard ulazi i UTP Cat. 5e, a od 2000. i Cat. 6 i 7 • ISO/IEC 11801, CENELEC EN 50173 • standardi definiraju topologiju, tipove kabela i tipove konektora, kao i performanse kabela i konektora • prigušenje signala – attenuation, preslušavanje – crosstalk i gubici uslijed refleksije – return loss Prijenosni mediji u LAN-ovima

8. Neoklopljeni žični mediji • upredanje parica se provodi kao zaštita od preslušavanja između parica u zajedničkom kabelu • vanjska (mehanička) zaštita paričnog kabela izvedena pomoću PVC-a (PEHD) Prijenosni mediji u LAN-ovima

9. EIA/TIA 568 klasifikacija UTP kabela • impedancija UTP parice je 100 Ω • nova verzija standarda za kabliranje je EIA/TIA 568A • u nju je uključena i specifikacija za testiranje TSB 67 Prijenosni mediji u LAN-ovima

10. Karakteristike UTP-a Prijenosni mediji u LAN-ovima

11. Tip medija Prednosti Nedostaci Oklopljeni žični mediji • · upredena parica – FTP i STP • koaksijalni kabel – RG-58 • IBM coax RG-62 • twinax kabel • širokopojasni kabel (CATV) – RG-59 (75) • · jednostavna tehnologija, • lako dostupna tehnička podrška, • jednostavna i brza instalacija (osim CATV) • mala količina izračene EM energije u okolinu, • oklop predstavlja zaštitu od interferencije, munje, preslušavanja i korozije • ·kvalitetni koaksijalni kabeli, twinax kabeli i CATV kabeli su skupe za primjenu u LAN-ovima, • CATV kabel se teško postavlja jer je krut i teško savitljiv • koaksijalni kabel - samo u 10BASE i 10BROAD • tanki (10BASE2) – promjer 0.5 cm (50), RG-58, • debeli (10BASE5) – promjer 1 cm, RG-8, RG-9 i RG-11 Prijenosni mediji u LAN-ovima

12. Tipovi oklopljenih parica • oklapanje parica se provodi u svrhu izoliranja parica od vanjskih elektromagnetskih utjecaja • javlja se problem uzemljenja oklopa na oba kraja • STP kabel sadrži dvije parice (Type 1) ili četiri parice (Type 2) • svaka parica zasebno omotana metalnom folijom • zajedno su još i oklopljene metalnim omotačem poput vanjskog plašta koaksa (braided metal) • FTP • četiri upredene parice zajedno omotane metalnom folijom (omotač neznatno povećava cijenu) • STP i FTP kao plastičnu izolaciju koriste PVC Prijenosni mediji u LAN-ovima

13. Usporedba UTP-a i STP-a • UTP i FTP koriste RJ-45 konektore (8 pinova) i 50-pinske telco konektore • STP koriste RJ-45, DB ili D-sub konektore • koaksijalni kabeli koriste BNC konektore (tanki), N konektore (debeli) i F konektore (CATV coax) Prijenosni mediji u LAN-ovima

14. Način povezivanja RJ-45 konektora i parica 568A568B 1 zeleno-bijela 3 2 zelena 6 3 narančasto-bijela 1 4 plava 4 5 plavo-bijela 5 6 narančasta 2 7 smeđe-bijela 7 8 smeđa 8 parica 1 - plava/plavo-bijela parica 2 - narančasta/narančasto-bijela parica 3 - zelena/zeleno-bijela parica 4 - smeđa/smeđe-bijela Prijenosni mediji u LAN-ovima

15. MDI priključci • MDI priključci – definirani na strani DTE-a • na strani obnavljača (repeater, hub) priključci mogu biti tipa MDI ili MDI-X • definicija pinova na MDI priključku • 1 - Tx+ • 2 - Tx- • 3 - Rx+ • 6 - Rx- • ostali pinovi neiskorišteni • Tx - predaja signala, Rx - prijem signala • koristi se diferencijalni način prijenosa signala Prijenosni mediji u LAN-ovima

16. MDI-X priključci • definicija pinova na MDI-X priključku: • 1 - Rx+ 2 - Rx- 3 - Tx+ 6 - Tx- • ostali pinovi neiskorišteni • kad se povezuju dva priključka jednakog tipa (npr. MDI i MDI) pomoću UTP kabela, koristi se kabel s ukriženim prospajanjem (crossover cable) • kad se povezuju dva priključka različitog tipa (MDI i MDI-X) pomoću UTP kabela, koristi se kabel s izravnim prospajanjem (straight cable) Prijenosni mediji u LAN-ovima

17. Mogući problemi u instalaciji parica • raspredanje parica: parice se ne smiju na krajevima, prilikom montiranja na konektore ili blokove za ožičenje (punch-down block), raspredati više od dozvoljenog (za UTP Cat. 5 to iznosi 13 mm) • prekoračenje najmanjeg dozvoljenog polumjera savijanja kabela (polumjer savijanja mora biti barem četiri puta veći od promjera kabela za UTP Cat. 5) • prejako stezanje kabela plastičnim poveznicama • nepoštivanje bilo kojeg od navedenih pravila može dovesti do povećane elektromagnetske interferencije (EMI) i preslušavanja na bližem kraju (NEXT) • to nadalje vodi do smanjenja snage signala i povećane razine smetnje  raste broj pogrešaka (BER) Prijenosni mediji u LAN-ovima

18. Primjena višemodnih optičkih niti u LAN-u • problem: Differential Mode Delay (DMD) – proširenje signala • intermodalna disperzija ograničava širinu prijenosnog pojasa • modalna širina prijenosnog pojasa = umnožak širina prijenosnog pojasa i udaljenost [MHz×km] • vrste MM niti • 50/125 m – ISO/IEC 11801 i TIA/EIA-568, najstarije niti korištene na većim udaljenostima s laserima • 62,5/125 m – koristi se s LED-ovima, primjena u FDDI • 85/125 m – uporaba u LAN-u, osjetljive na gubitke snage uslijed savijanja, najrjeđe korištene • 100/140 m – koriste se za male prijenosne brzine, zbog velikog promjera jezgre manja osjetljivost na gubitke Prijenosni mediji u LAN-ovima

19. Optički izvori • LED dioda • jeftina i koristi se samo s MM nitima • ne može modulirati iznad 200 MHz • ako se na SM nitima koristi LED potreban poseban prilagodni kabel • VCSEL (Vertical Cavity Surface Emmiting Laser) • koristi se s MM nitima pri 850 nm i SM nitima Prijenosni mediji u LAN-ovima

20. Optičke niti • višemodne – nagla promjena indeksa loma • višemodne – postupna promjena indeksa loma • jednomodne Prijenosni mediji u LAN-ovima

21. Jednomodne optičke niti • promjer jezgre puno manji nego kod MMF-a • MFD (mode field diameter) • koristi se umjesto promjera jezgre • opisuje raspodjelu optičke snage u niti na temelju “ekvivalentnog” promjera = spot size • MFD > promjer jezgre, iznosi 8 – 10 m • standardni promjer jezgre SMF-a iznosi 5 – 8 m • promjer omotača iznosi 125 m • nema intermodalne disperzije • veća širina prijenosnog pojasa, veći dometi • MMF se više koristi za kratki domet • niža cijena Prijenosni mediji u LAN-ovima

22. Obilježja jednomodnih niti • prigušenje • valna duljina 1310 nm • maksimalno prigušenje po IEC 60793-2 = 0,4 dB/km • tipično prigušenje = 0,35 dB/km • valna duljina 1550 nm • maksimalno prigušenje po IEC 60793-2 = 0,3 dB/km • tipično prigušenje = 0,25 dB/km • optičko pojačanje EDFA (erbium doped fiber amplifier) pojačalima moguće je samo u prozoru 1550 nm • u prozoru 1310 nm moguće je samo pojačanje pomoću opto-električkih i elektro-optičkih pretvorbi Prijenosni mediji u LAN-ovima

23. Obilježja jednomodnih niti (2) • kromatska disperzija • signal se sastoji od više valnih duljina • sve se valne duljine ne prostiru istom brzinom → disperzija • susjedni se impulsi međusobno ometaju • kromatska je disperzija naročito izražena u prozoru 1550 nm (u 1310 nm je jači utjecaj prigušenja) • DSF i NZDSF imaju smanjenu kromatsku disperziju • jedinica – ps/nm/km • LED izaziva jaču kromatsku disperziju od lasera • PMD (polarization mode dispersion) • uslijed PMD-a signal se rastavlja u komponente koje putuju različitim putovima kroz nit → disperzija Prijenosni mediji u LAN-ovima

24. ISO 11801 klasifikacija optičkih niti Prijenosni mediji u LAN-ovima

25. Preporuke za uporabu niti Prijenosni mediji u LAN-ovima

26. Performanse optičkih konektora prema ISO 11801 • najčešće korišteni u LAN-ovima su ST i SC konektori • prema ISO 11801 2nd ed. TO mora biti izveden kao dupleks SC konektor • novije vrste konektora: MT-RJ, LC, Fiber Jack, te SG ili VF-45 Prijenosni mediji u LAN-ovima