Aké káble sa používajú v počítačových sieťach?

V počítačových sieťach sa používa viac druhov káblov. V tomto blogu priblížime k jednej kategórii a to metalickým TP (skratka od twisted pair) káblom, ktoré sa okrem optických používajú vo veľkej miere ako koncové rozvody, či už komerčnom prostredí, ale aj v domácnostiach a pod.

Aké kategórie TP káblov rozlišujeme?

Kategória Cat5

Kábel kategórie 5 bol predstavený v roku 1995 a má rýchlosť prenosu dát až 100 Mbps. Používa sa pre štandardné siete 10BaseT a 100BaseT (Fast Ethernet) a dokáže distribuovať dáta, video a telefónne signály na vzdialenosť až 100 metrov. Cat5e nie je oficiálne označenie, ale výrobcovia ho používajú na popis vylepšeného kábla Cat5, ktorý je schopný dosahovať rýchlosti až 1 Gbps. Jeho vyššia dátová rýchlosť je dosiahnutá zvýšením počtu závitov (krútení), vďaka čomu je odolnejšia voči presluchom. Cat5e sa odporúča pre nové sub-gigabitové sieťové inštalácie.

Kategória Cat6

V porovnaní s Cat5e, Cat6 kábel poskytuje väčšiu šírku pásma a rýchlosť prenosu dát až 1 Gbps na 100 m, rovnako ako Cat5e. Pri kratších vzdialenostiach do 37 m je však Cat6 schopný dosiahnuť rýchlosť 10 Gbps vďaka zlepšenému tieneniu a vyššej šírke pásma. Cat6 obsahuje fyzický separátor nazývaný "spline" medzi štyrmi pármi na zníženie presluchov a tienenie fólie na zníženie elektromagnetického rušenia. Kabeláž Cat6 je spätne kompatibilná so štandardom Cat5/5e. Cat6a, predstavený v roku 2009, je „rozšírený“ typ kábla kategórie 6 so šírkou pásma až 500 MHz.

Kategória Cat7

Špecifikácia Cat7 je patentovaný štandard vyvinutý konzorciom spoločností a nie je schválený IEEE ani TIA/EIA. Zatiaľ čo sú v podstate podobné výkonnostným charakteristikám Cat6a, káble Cat7 sú vybavené patentovanými konektormi GG45 a robustným tienením. Cat7a (Kategória 7 Augmented) je ďalším vylepšením Cat7, ktoré je schopné dosahovať prenosových rýchlostí 40 Gbit pri dĺžke kábla nad 50 metrov a 100 Gbps až do 15 metrov. Vlastná povaha noriem Cat7 a Cat7a a nedostatočná podpora zo strany IEEE a EIA viedli k relatívne malej inštalácii založenej na Cat7/Cat7a.

Kategória Cat8

Vďaka šírke pásma až 2 GHz (2 000 MHz) na viac ako 30 metrov a rýchlosti prenosu dát až 40 Gbps je kábel Cat8 ideálny na komunikáciu typu switch-to-switch v sieti 25 GBase T alebo 40 GBase T. Jeho vodiče sú zabalené vo fólii, aby sa prakticky eliminovali presluchy a umožnili vyššie prenosové rýchlosti. Výsledkom je ťažší kábel, ktorý je dosť tuhý a môže byť ťažké ho inštalovať v stiesnených priestoroch. Stále používa konektory RJ45 a je spätne kompatibilný s predchádzajúcimi štandardmi.

Ďalšie fakty

Aký typ ethernetového kábla by som si mal kúpiť pre domácu sieť?

Dokonca aj s rýchlym smerovačom (routrom) WiFi6 je vaše pripojenie k internetu zvyčajne prekážkou šírky pásma. V súčasnosti najrýchlejšie internetové programy dostupné u operátorov ponúkajú rýchlosť sťahovania 1 gigabit za sekundu (1 000 Mbps). Ak už máte najrýchlejší prístup k internetu od svojho poskytovateľa, použite kábel Cat6a. To vám poskytne určitý priestor pre budúce zvýšenie rýchlosti. Pre rýchlosť sťahovania z internetu až do gigabitu je Cat5e dobrou a najlacnejšou voľbou. Oproti Cat6a teda ušetríte trochu peňazí a tenší kábel sa vám bude ľahšie inštalovať.

Dĺžka ethernetového kábla

Čím ďalej musí signál prejsť po kábli, tým viac sa bude zhoršovať (proces známy ako útlm), až kým nedosiahne bod, v ktorom ho už nemožno detegovať alebo je príliš skreslený na to, aby ho prijímacie zariadenie interpretovalo. Útlm môže byť spôsobený aj šumom spôsobeným elektrickými prúdmi a rádiovými frekvenciami. Káble s tienením na minimalizáciu šumu budú spoľahlivo fungovať aj na väčšie vzdialenosti.

Maximálna dĺžka ethernetového kábla Cat5e alebo Cat6 je približne 90 m, plus až 5 m prepojovacieho kábla na oboch koncoch, spolu teda 100 metrov. Okrem toho sa signál začína zhoršovať, čím sa znižuje rýchlosť a spoľahlivosť pripojenia. Kábel dobrej kvality môže podporovať trasy dlhšie ako 100 metrov, ale rýchlosť prenosu dát môže byť znížená. Vyššie prenosové rýchlosti možno dosiahnuť len na kratšie vzdialenosti.

Tienenie ethernetového kábla

Tienenie kábla je vrstva materiálu, ktorá je obalená okolo vodičov vo vnútri kábla, aby sa znížilo rušenie a zlepšila kvalita signálu. Tienenie pomáha zabrániť tomu, aby externé elektromagnetické rušenie (EMR) a rádiofrekvenčné rušenie (RFR) ovplyvňovalo prenos dát cez kábel.
Tienené ethernetové káble môžu využívať dva typy tienenia:

• tienenie vodiča chráni každý krútený pár pomocou hliníkovej fólie alebo splietaných drôtených prameňov
• tienenie káblov obaľuje všetky krútené páry hliníkovou fóliou alebo pletenými drôtmi

Typy tienenia ethernetového kábla

UTP kábel	STP kábel
FTP kábel	F/UTP kábel
S/UTP kábel	S/FTP kábel
S/STP kábel

Ethernetové prepojovacie káble a štýly konektorov

Prepájanie zariadení

Ethernetové káble vyrobené zo štyroch krútených párov sú zakončené pomocou 8-pinového konektora RJ45.

Starší telefónny kábel je založený na dvoch krútených pároch zvyčajne používa konektory RJ11.

Pojmy 8p8c (osem pozícií, osem kontaktov) a RJ45 sa často používajú zameniteľne, ale 8p8c v skutočnosti označuje kategóriu konektorov, ku ktorým RJ45 patrí. Moderný ethernetový konektor RJ45 je najbežnejším príkladom konektora 8p8c.

GG45 (GigaGate 45) alebo ARJ45 (Augmented RJ45) je konektor pôvodne vyvinutý francúzskou káblovou spoločnosťou Nexans na použitie s káblom Cat7. Konektory GG45 majú celkovo 12 pinov, 8 poskytuje spätnú kompatibilitu s Cat6 a ďalšie 4 piny poskytujú podporu pre frekvencie až 600 MHz.

Priemyselné konektory M12 sa nachádzajú na ethernetových kábloch určených pre priemyselné aplikácie. Tieto káble sú často vystavené vibráciám, extrémnym teplotám a vlhkosti. Závitové konektory sú navrhnuté tak, aby poskytovali vodotesné a bezpečné spojenie.

Prečo sa konektor ethernetového kábla nazýva RJ45?

"RJ" znamená "Registered Jack" a označuje štandardizované fyzické sieťové rozhranie. "45" jednoducho odkazuje na číslo rozhrania v štandardnej špecifikácii.

Štýly konektorov

Lisované konektory sú trvalo pripojené ku káblu pomocou výrobného procesu nazývaného prelisovanie alebo krimpovanie. Konektor a kábel sú pokryté termoplastickým alebo silikónovým materiálom, aby vytvorili jeden pevný kus nazývaný topánka, vďaka čomu je kábel odolnejší a schopný vydržať vysoký počet cyklov zasunutia.
 
Konektory Snagless majú upravenú pätku, ktorá chráni zámok konektora pred náhodným odpojením. Tieto káble sa zvyčajne používajú v situáciách, keď sa kábel často pripája a odpája, ako je napríklad sieťové pripojenie počítača do zásuvky v stene.

Typy káblov podľa vyhotovenia

Tenké a ultratenké káble

Tzv. slim a ultra-slim káble majú priemer, ktorý je zvyčajne o 30-50% menší ako priemer štandardného kábla Cat6. Štvorpárový lankový kábel, vyrobený z medeného drôtu s malým priemerom, zvyšuje prúdenie vzduchu v preplnených rozvádzačoch (rackoch), čo pomáha udržiavať komponenty chladnejšie a teda správne fungujúce. Vďaka tenkému dizajnu je kábel ľahší a ľahšie sa inštaluje do rozvádzačov, kde sa nachádza veľké množstvo káblov, káblových žľabov, či potrubí.

Ploché káble

Aj keď to nie je bežná voľba, ploché káble majú niektoré jedinečné vlastnosti, vďaka ktorým sú prospešné v určitých aplikáciách. Ploché káble majú dobrý odvod tepla a rovnomernejšie rozdeľujú fyzické zaťaženie na kábel. Ohýbajú sa tiež len cez široké plochy, zatiaľ čo bežný okrúhly kábel sa ohýba vo všetkých smeroch.
Plochý kábel je dobrou voľbou, ak potrebujete v taške na notebook nosiť prepojovací kábel Ethernet. Je pevný, ľahký a ľahko sa nezamotá. Vďaka plochému tvaru je tento kábel  ideálny na vedenie pod kobercom a za rôznymi obkladmi.

Káble s pevným jadrom

Sieťové káble sú dostupné vo formáte lanka a plného drôtu. Ako už názov napovedá, kábel s pevným jadrom používa jeden pevný medený drôt pre každý vodič, takže 4-párový kábel bude mať celkom 8 pevných medených drôtov. Kábel s pevným vodičom sa dá ľahko preraziť, vďaka čomu je ideálny pre aplikácie so štruktúrovanou elektroinštaláciou.

V situáciách, keď sa kábel opakovane ohýba alebo pripája a odpája, vyberte lankový kábel. Pre horizontálne vedenia káblov, ktoré nie sú vystavené opakovanému pohybu, alebo pre Power-over-Ethernet (PoE) a vonkajšie aplikácie použite pevný kábel.

Pancierový kábel

Vonkajší plášť pancierového kábla je vyrobený z termoplastického polyuretánu (TPU), typu polyuretánu známeho svojou pevnosťou, pružnosťou (aj pri nízkych teplotách) a odolnosťou proti prerezaniu/oderu. Pancierový kábel sa odporúča pre vonkajšie aplikácie a akékoľvek miesta, kde by sa kábel mohol potenciálne rozdrviť alebo prerezať.

Čo je to krížený kábel?

Konektory RJ45 používajú dva štandardy zapojenia, označované ako T568A a T568B. Rozdiel je v priradení pinov pre zelený a oranžový pár. Vývody T568A sú najbežnejšie používané, ale každý bude fungovať, pokiaľ sú oba konce kábla podobne zapojené.

	Pin signál T568A T568B 1 TX+ Bielo/Zelená Bielo/Oranžová 2 TX- Zelená Oranžová 3 RX+ Bielo/Oranžová Bielo/Zelená 4 TRD2+ Modrá Modrá 5 TRD2- Bielo/Modrá Bielo/Modrá 6 RX- Oranžová Zelená 7 TRS3+ Bielo/Hnedá Bielo/Hnedá 8 TRS3- Hnedá Hnedá
Káblovanie modulárnych konektorov T-568A a T-568B

Káble s vodičmi T568A na jednom konci a T568B na druhom sú známe ako "krížené" káble. Prekrížený kábel môžete identifikovať porovnaním poradia vodičov na každom konci. Ak sú vodiče na každom konci rovnaké (bez ohľadu na to, aká konfigurácia pinov je použitá), ide o "priamy" kábel. Ak sú odlišné, ide o krížený kábel. Tento kábel sa používa v prípade, že potrebujete prepojiť medzi sebou 2 počítače.

V súčasnosti má väčšina ethernetových prepínačov a smerovačov funkciu zvanú auto-MDIX, ktorá dokáže zistiť, ktorý typ portu alebo kábla (krížený alebo priamy) je pripojený, a podľa toho zamieňa vysielacie a prijímacie piny, čím sa eliminuje potreba krížového zapojenia.

Rozchod

Jedným z faktorov obmedzujúcich dĺžku a prenosovú rýchlosť ethernetového kábla je veľkosť (priemer) jeho vodičov. Elektrický prúd narazí na väčší odpor, keď sa prenáša cez tenší drôt. Čím väčší je vodič, tým ľahšie ním elektróny prechádzajú, čo vedie k nižšiemu odporu, nižšej strate signálu a väčšej prenosovej vzdialenosti.

Priemer alebo rozchod vodiča kábla sa uvádza pomocou štandardných veľkostí American Wire Gauge (AWG). Napríklad pevný vodič 24 AWG má priemer 0,51 mm. Vodič 28 AWG má priemer 0,32 mm, čo je takmer polovičný priemer. Platí teda, čím menší je typizované AWG, tým väčší je priemer vodiča.

Priemer vodiča ovplyvňuje výkon kábla, ale zvyčajne nie je najdôležitejším faktorom. Tienenie a počet závitov (skrútenie žíl kábla) na centimeter majú väčší vplyv na silu a kvalitu signálu.

Miera skrútenia

Zaujímalo vás niekedy, prečo ethernetový kábel používa krútené páry vodičov? Prvé telefónne linky boli náchylné na rušenie elektrickými drôtmi, ktoré často zdieľali rovnaké stĺpy. Inžinieri zistili, že výmenou pozícií telefónnych káblov každých pár pólov (t. j. ľavá linka sa stala pravou a pravá ľavá), mohli znížiť skreslenie. Táto technika transpozície drôtu bola prvým použitím krútenia, aj keď s veľmi voľnou rýchlosťou krútenia asi šesť otáčok na míľu.

V roku 1881 Scotsman a spoluzakladateľ AT&T Alexander Graham Bell použili rovnakú techniku ​​na vytvorenie prvého krúteného páru. Na prelome 20. storočia sa krútená dvojlinka široko používala na prenos signálov na hlasových telefónnych linkách.

Dnes je krútenie párov vodičov bežným spôsobom, ako minimalizovať rušenie signálu a presluchy a zvýšiť výkon káblov. Miera zákrutu alebo "pitch" (odstup) sa zvyčajne meria ako počet závitov na palec alebo centimeter.

Miera skrútenia nie je špecifikovaná v štandardoch káblov kategórie IEEE alebo TIA a rozhodnutie je ponechané na výrobcovi. Cat5e má zvyčajne rýchlosť skrútenia 4-5 závitov na palec (2,54cm), zatiaľ čo káble Cat6 majú množstvo závitov 5 alebo viac závitov na palec. Aby sa ďalej znížila miera presluchov, nie všetky páry vodičov v kábli budú mať rovnakú rýchlosť stúpania závitov (zakrútenia jednotlivých vodičov). Táto téma je obšírnejšia sama o sebe a tento blog má priblížiť problematiku, čo najjednoduchšie.