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 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. 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 neotpornijim 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 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 - preporučen 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 upraba se preporučuje.

Primjer I

Spajanje neoklopljenog UTP kabela za ISDN-LAN priključak RJ45 utikača.

Slika* 3.6.18 Spajanje UTP kabela za RJ45 priključak.

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 standarizirane. 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. Komunikacija se s obzirom na različite namijene 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 standardmog 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.

Na oba dva kraja kabla treba na isti način priključiti parice za priključak RJ45 kada kabel povezuje radnu postaju za uređaje kao HUB ili SWITCH. HUB (SWITCH) pri povezivanju radnih postaja vrši 'križanje' parica kako bi promet na odlaznoj parici s jednog računala došao na prijamnu paricu drugoga. Ponekad HUB ima jedan od ulaza kojemu se može odabrati da li da vrši ovo križanje ili ne. Moderniji imaju samopodešavajuće priključke tako da je svejedno dali je u pitanju standardni (straight through) ili izravni - ukršteni (crossover) kabel. Kada se istorodni uređaji međusobno povezuju, odnosno uređaji istog OSI sloja, na primjer HUB za SWITCH, tada se korisiti izravni - ukršteni (crossover) kabel ako HUB nema mogućnost odabira načina veze na priključku koji vodi prema SWITCH-u. Kako se radi o vezi 'podređenog' prema 'nadređenom', ova veza se naziva UPLINK (veza prema gore).

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

Način povezivanja predajnih i prijamnih signalnih pin-ova (pinout) za izravnu vezu po 10Base-T i 100Base-T4 standardu:

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

Povezivanje parica komunikacijskog kabela i RJ45 konektora u izravnoj vezi (crossover) za 10base-T (100base-T, 1000base-T) komunikaciju prema 'TIA/EIA 568B Wiring' standardu:

Parice s pin-ovima 4-5 i 7-8 spajaju se izravno bez križanja, odnosno ne koriste se u komunikaciji, što nije u skladu s T4 standardom. 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!

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

U svim slučajevima najveća dozvoljena duljina kabla iznosi 100m, iako se ova udaljenost ne preporučuje za 'ukrižane' 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 te 1000base-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 'ukrižana' ili ne ovisi o tome koji se uređaji spajaju. Pojednostavljeno, uređaji različitih porodica povezuju se s kabelom iste orijenatacije (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 strožiji 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-T 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), što je ustvari poboljšana kategorija 5 koja korisnika lišava briga oko smetnji i omogućava full-duplex promet.

Prikazane sheme spajanja su prema 'TIA/EIA 568B Wiring' standardu 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 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.

Ako su upotrebljenu 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. Gotovo svi današnji uređaji imaju ovu osobitost i T4 standard ne implementira se u takvim uređajima. Također se gotov 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, to ne dopušta.

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.