Prenos signálu po vedení

Prenos signálu po vedení Prenos signálu po vedení

files.gamepub.sk
from files.gamepub.sk More from this publisher
17.11.2014 Views

Prenos signálu po vedení Miloš Orgoň ň

<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Miloš Orgoň<br />

ň


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

V závislosti na vzdialenostiach a objemoch<br />

prenášaných dát sa <strong>po</strong>užívajú veľmi ľ rozdielne<br />

vedenia.<br />

Popri vzdialenosti a objemu dát je <strong>po</strong>trebné<br />

brať do úvahy ešte jeden aspekt prenosu. Každé<br />

elektrické vedenie pri prevádzke vyžaruje<br />

elektromagnetické <strong>po</strong>le, ktoré môže rušiť okolité<br />

elektrické zariadenia.<br />

Závažné predpisy o elektromagnetickej<br />

ti k kompatibilite (EMC<br />

- Elektromagnetic<br />

Compatibility) platné v EÚ sa stali závažnými<br />

i v SR. Tieto predpisy stanovujú medze<br />

elektromagnetického vyžarovaní. Európska<br />

značka zhody - CE na výrobku napríklad<br />

zaručuje i dodržanie predpisu EMC.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Druhy a charakteristiky ik metalických vedení<br />

Telekomunikačné vedenie je tvorené dvojicou metalických<br />

vodičov (medených, bronzových, alumíniových nebo oceľových) v<br />

dvoch základných us<strong>po</strong>riadaniach.<br />

Obr. Elektromagnetické <strong>po</strong>le medzi pármi vodičov symetrického a koaxiálneho<br />

vedenia, H - …………………….., E - ………………………….


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Telekomunikačné vedenie je tvorené dvojicou meta-<br />

lických vodičov (medených, bronzových, alumíniových<br />

nebo oceľových) v dvoch základných us<strong>po</strong>riadaniach:<br />

• symetrické ti vedenie<br />

• koaxiálne vedenie<br />

(symetrický pár)<br />

(koaxiálny pár)<br />

- ………………………<br />

- ………………………… .<br />

………………………,<br />

…………………………..<br />

- ………………………………. …………………………..<br />

…………………………….., …………………………..


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Nadzemné vedenia<br />

Nadzemní vedenia boli v minulosti realizované bronzovými<br />

alebo oceľovými vodičmi o priemere 2 až 4 mm. Us<strong>po</strong>riadanie je<br />

znázornené na obr. 3.5. V súčasnosti sa však nadzemné vedenia<br />

realizujú často <strong>po</strong>mocou závesných mnohožilových káblov.<br />

Ich nevýhodou je závislosť prenosových vlastností na<br />

klimatických <strong>po</strong>dmienkach (námraza, bleskové výboje a <strong>po</strong>d.) a<br />

tiež značné ovplyvňovanie elektromagnetickými <strong>po</strong>liami od<br />

umelých rušivých zdrojov (silnoprúdové vedenia, rozhlasové<br />

vysielače, rôzne elektros<strong>po</strong>trebiče a <strong>po</strong>d.)<br />

Obr. Us<strong>po</strong>riadanie klasického nadzemného vedenia


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Komunikácia <strong>po</strong> energetických sieťach PLC (Power Line Communication)<br />

je vysoko-rýchlostný prenos dát (vf signálom) <strong>po</strong> elektrických<br />

rozvodných sieťach 230 V/400 V v oblasti domového rozvodu za jedným<br />

transformátorom.<br />

Dátové signály sú na silnoprúdovom vedení prenášané (i snímané)<br />

<strong>po</strong>mocou prí<strong>po</strong>jnej jednotky PLC. Internet a telefónny signál sú teda k<br />

dis<strong>po</strong>zícii v sieťových zásuvkách 230 V. Domová energetická sieť tak môže<br />

byť s<strong>po</strong>jená s rozvodom E-Commerce, E-Mail, Voice-over-IP over atď.<br />

<br />

.<br />

Prístu<strong>po</strong>vé siete s<strong>po</strong>jené s energetickou sieťou<br />

Klesajúce výnosy na deregulovanom trhu s elektrickou energiou<br />

spôsobujú, že výrobcovia elektrickej energie členia svoju <strong>po</strong>nuku a<br />

otvárajú tak nové trhy. Ich rozvodné siete je možné využiť aj na<br />

komunikačné účely.<br />

Tým sa stáva prevádzkovateľ energetickej siete súčasne<br />

prevádzkovateľom informačno-telekomunikačnej (IT/TK) siete.<br />

Licenciu na prevádzku verejnej siete IT/TK môže udeliť<br />

Telekomunikačný úrad.<br />

Silnoprúdové vedenia (rozvodu 230 V) sú vhodné pre dátovú paketovú<br />

komunikáciu až k jednotlivo adresovaným zásuvkám v určitej oblasti,<br />

napr. priestoru jednej budovy. Pritom je nutné riešiť otázky EMC s<strong>po</strong>jené<br />

s rušením, bezpečnosť dát a taktiež elektrickú bezpečnosť. Tieto<br />

prenosy dát sújiž bežne <strong>po</strong>užívané pri riadení budov signálmi s malými<br />

prenosovými rýchlosťami (EIB, Power EIB, LONWORKS).


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Krátke prenosy medzi dvoma bodmi je tiež možné<br />

uskutočniť <strong>po</strong> tienených zemných kabloch vysokého<br />

napätia rýchlosťou 2 Mbit/s. Tento prenos je menej<br />

ovplyvňovaný ň rušivými i impulzmi i v sieti než je tomu pri<br />

prenose <strong>po</strong> silnoprúdových vodičoch. Tento prenos je<br />

smerovaný k veľkým odberateľom s vlastnými rozvodmi<br />

nízkého napätia.<br />

V Európe je zatiaľ <strong>po</strong>volený v energetických sieťach<br />

dátový prenos v pásmach CENELEC1 (4 kHz, ..., 148,5 kHz),<br />

pre ktorá sú stanovené aj hranice rušivého vyžarovania v<br />

duchu EMC. Plánuj[ sa prenosové PLC systémy s kmitočtami<br />

od …. do ……………………, ktoré ležia v oblasti rádiového a<br />

rozhlasového vysielania (krátke vlny).<br />

<br />

.<br />

Prevádzkovatelia krátkovlnných rádiových sietí preto<br />

<strong>po</strong>žadujú nízké limity EMC (emisné i imisné), aby neboli<br />

rušené ich služby. Hranice rušivého vyžarovania stanovuje<br />

Telekomunikačný č úrad.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

.<br />

Typická sieť PLC je stavebnicová sieť typu<br />

PMP (Point-to-Multi<strong>po</strong>int). Skladá sa z<br />

hlavnej PLC prí<strong>po</strong>jky PLCC (Power Line<br />

Central Controller) na nízkonapäťovej<br />

strane transformátora a účastníckych staníc<br />

PLNT (Power Line Net Termination) ako<br />

rozhranie pre dáta (obr. 1).<br />

Účastnícke prí<strong>po</strong>jky môžu byť LAN,<br />

ktorých s<strong>po</strong>je sú tvorené vedeniami nízkeho<br />

napätia PLC. PLC-IT služby <strong>po</strong>užívajú<br />

protokoly založené na IP (Internet Protocol)<br />

a umožňujú dátovú komunikáciu ako proces<br />

<strong>po</strong>dľa protokolu TCP/IP, hlasovú<br />

komunikáciu ako VolP (Voice over IP) t.j.<br />

telefonovanie <strong>po</strong> internete.<br />

Aplikácie tohto typu zostávajú obmedzené<br />

na malé vzdialenosti. <strong>Prenos</strong>ové rýchlosti sú<br />

orientované na <strong>po</strong>nuky systémov xDSL a<br />

vychádzajú z vlastností danej rozvodnej<br />

siete 230 V.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Káblové vedenia<br />

Káblové vedenia uložené v zemi odstraňujú<br />

ň nevýhody nadzemných vedení. Sú najčastejšie<br />

umiestnené v hĺbke asi ……….., kde sú väčšmi chránené<br />

proti mechanickému <strong>po</strong>škodeniu a proti vplyvu náhlych<br />

h<br />

klimatických zmien. Svojou konštrukciou sú i čiastočne<br />

chránené proti pôsobeniu rušivých elektromagnetických<br />

<strong>po</strong>lí.<br />

Kábel sústreďuje do <strong>po</strong>merne malého priestoru<br />

väčší <strong>po</strong>čet vzájomne izolovaných vodičov, ktoré tvoria<br />

vnútro kábla. Toto vnútro je chránené oloveným,<br />

hliníkovým alebo plastovým plášťom proti vnikaniu<br />

vlhkosti a oceľovým pancierom proti mechanickému<br />

<strong>po</strong>škodeniu. Pancier a kovový plášť pôsobia tiež ako<br />

elektromagnetické tienenie. Rez káblom s vyznačením<br />

hlavných konštrukčných prvkov je na obr.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Vnútro kábla je vytvorené stáčaním<br />

káblových prvkov do <strong>po</strong>lôh (vrstiev alebo<br />

skupín). Prvkom metalického kábla môžu byť:<br />

…………………………………,<br />

…………………………………,<br />

…………………………………………………………… .<br />

Podľa <strong>po</strong>užitých káblových prvkov rozozná-<br />

vame káble:<br />

………………………….,<br />

………………………….,<br />

………………………… .


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Dĺžka prenosu Píkl Príklad prostredia Druh s<strong>po</strong>jenia<br />

0,1 m doska elektroniky zbernica<br />

1m<br />

<strong>po</strong>čítačový systém<br />

10m<br />

kancelária<br />

100 m budova lokálna sieť, intranet (LAN)<br />

1 km výrobný <strong>po</strong>dnik<br />

10 km mesto mestská sieť (MAN)<br />

100 km okres<br />

1000 km Zem<br />

10000 km kontinent/Zeme rozľahlá sieť, s<strong>po</strong>jenie sietí Internet (WAN)<br />

100000 km kozmický priestor<br />

Tab. Dátové s<strong>po</strong>je rôznych dĺžokĺ


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Nutnosť obmedzenia vlastného vyžarovania i odolnosti proti<br />

rušeniu ovplyvňuje konštrukciu oznamovacích káblov.<br />

V nasledujúcej časti sú <strong>po</strong>písané hlavné elektrické<br />

vlastnosti ti elektrických ký káblov a optické vlastnosti ti optických<br />

káblov <strong>po</strong>užívaných v sieťach WAN. Vedenia na pri<strong>po</strong>jenie<br />

účastníkov k sieti WAN majú dnes taktiež čiastočne <strong>po</strong>dobu<br />

symetrických vedení (obr.).<br />

Obr. Dvojvodičové vedenie


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Oznamovacie káble s medenými vodičmi<br />

Symetrické vedenia sa skladajú z medených vodičov ovinutých<br />

dištančnou šnúrkou z papieru alebo plastu (styroflexu), ktorá nesie izoláciu<br />

(obr.).<br />

Obr. : Izolovaný<br />

oznamovací vodič<br />

Táto konštrukcia s dutým priestorom medzi vodičom a izoláciou zväčší<br />

vzdialenosť vodiča v dvojvodičovom vedení (predchádz. obr. a) ) a zmenší<br />

permitivitu (pre vzduch je εr = 1) oproti plastovému dielektriku. Zmenší sa tým<br />

elektrická kapacita vedenia.<br />

To v princípe platí aj pre nesymetrické koaxiálne vedenie - predchádz. obr.b. b<br />

Okrem uvedených vedení sa stále viac presadzujú káble s plným alebo penovým<br />

<strong>po</strong>lyetylénom (PE), a to hlavne v miestnych sieťach.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Oznamovacie káble s medenými vodičmi<br />

V oznamovacích dvoj-<br />

linkách sú vodiče (označo-<br />

vané a, b) stočené do lana.<br />

Káble so symetrickými vede-<br />

niami (dvojlinkami) obsahujú<br />

ako „zlanené“ časti tzv.<br />

štvorky (obr. 1):<br />

hviezdicová štvorka alebo<br />

tiež krížová štvorka sa<br />

stáča naraz na krížovej<br />

štvorkovačke;<br />

DM- štvorka (Dieselhorst-<br />

Martinova štvorka) sa stáča z<br />

dvoch skrútených dvojliniek<br />

(párov).<br />

Obr. 2 Krížová štvorka so<br />

styroflexovou izoláciou<br />

Obr. 1 Štvorvodičové oznamovacie vedenie


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Oznamovacie káble s medenými vodičmi<br />

Kruhové káble môžu byť svojou vnútornou stavbou veľmi rozdielne.<br />

Vonkajší kruhový prierez je výhodný pre svoje mechanické<br />

vlastnosti.<br />

V sieťach LAN je dnes najrozšírenejším vedením krútená dvojlinka<br />

(twisted pair cable) označovaná ako TP.<br />

Netienená krútená dvojlinka je označovaná UTP (Unshielded Twisted<br />

Pair) a tienená krútená dvojlinka je označovaná č STP (Shielded d TP)<br />

–viď obr.<br />

Pre kábel TP sa tiež udomácnil názov dvojlinka, aj keď je v skutočnosti v<br />

jednom kábli viacej dvojliniek a teda väčšinou ide o kábel zo skrútených<br />

párov, napr. o kábel s DM-štvorkou<br />

– obr.).<br />

Obr. Skladba kábla STP


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Oznamovacie káble s medenými vodičmi<br />

i<br />

Do UTP kábla sa inštalujú páry s rôznym stúpaním skrútenia, aby sa<br />

zabránilo prípadným presluchom medzi rovnako skrútenými vzájomne<br />

netienenými pármi. V STP kábli (obr.) môže byť skrútenie párov rovnaké.<br />

Obr. Tienená krútená dvojlinka (kábel STP)


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Oznamovacie káble s medenými vodičmi<br />

Koaxiálne káble sú<br />

dvojvodičové nesymetric-ké<br />

vedenia s koncentric-kými, kými, t.j.<br />

koaxiálnymi alebo tiež súosými<br />

vodič-mi. Vnútorný vodič je<br />

plný medený drôt, vonkajší vo-<br />

dič je tvorený medeným<br />

opletením (obr. 1) alebo<br />

hliníkovou fóliou (obr. 2).<br />

Izolácia medzi oboma<br />

vodičmi je tvorená rúrkou z<br />

mäkkého plastu (hladkou nebo<br />

vrúbkovanou s kruhovými<br />

zárezmi kvôli ľahšiemu Obr. 1 Koaxiálny kábel s medeným opletením<br />

ohýbaniu), alebo s plastovými<br />

krúžkami<br />

Obr. 2 Koaxiálne káble s rúrkou<br />

z mäkkého plastu, resp. s plastovými<br />

krúžkami


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Oznamovacie káble s medenými vodičmi<br />

Zlanenie je stočenie viacero vedení do jedného kábla, ktorý<br />

môže obsahovať 2 TP až 2000 TP Pri zlaňovaní sa <strong>po</strong>užívajú dva<br />

<strong>po</strong>stupy:<br />

vrstvové zlaňovanie: vedenia sú stáčané v niekoľkých súosých<br />

válcových vrstvách; <strong>po</strong> určitých úsekoch sa môže meniť<br />

umiestnenie vedenia medzi vrstvami i smer špirálového stáčania,<br />

zväzkové zlaňovanie: kábel je tvorený stáčaním zväzkov, z<br />

ktorých každý je tvorený napr. piatimi krížovými štvorkami.<br />

Zväzkové káble sú tvorené z veľkého <strong>po</strong>čtu č párov, napr. z ôsmich<br />

zväzkov <strong>po</strong> 50 TP alebo 100 TP.<br />

Zväzkové káble sú úd dnes uprednostňované ň pred vrstvovými<br />

káblami. Pri stáčaní a oplášťovaní je kábel plnený vazelínou, ktorá<br />

vyplní priestor medzi vodičmi a zlepší vodotesnosť káblov.<br />

Káble neplnené vazelínou (alebo inou kvapalnou či plastovitou<br />

náplňou) obsahujú vzduchové bublinky, ktoré menia s teplotou<br />

svoj objem. Tieto káble preto obsahujú dierkovanú<br />

odvzdušňovaciu plastovú trubičku na vyrovnávanie vnútorného<br />

tlaku.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Oznamovacie káble s medenými vodičmi<br />

Obr. Konštrukcia zlaňovaných káblov


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Oznamovacie káble s medenými vodičmi<br />

Obr. Konštrukcia<br />

koaxiálnych káblov<br />

Plášť kábla<br />

Plášť chráni vnútrajšok kábla (zväzky vodičov) pred me-<br />

chanickým <strong>po</strong>škodením, elektrickými vplyvmi a vlhkosťou.<br />

V minulosti mávali káble plášť z olova a neskôr z ocele.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Oznamovacie káble<br />

s medenými vodičmi<br />

Dnes majú káble takmer<br />

výhradne niekoľkovrstvový plášť z<br />

plastu.<br />

Vnútrajšok kábla je obalený<br />

hliníkovou fóliou, ktorá je <strong>po</strong><br />

vytvorení plášťa zatepla s týmto<br />

plášťom pevne s<strong>po</strong>jená.<br />

Obr. Diaľkový koaxiálny kábel<br />

s oceľovým vlnitým plášťom


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Svetlovodný (optický)<br />

kábel<br />

Vo všetkých sieťach ť<br />

(LAN,<br />

MAN, WAN) sa stále viac<br />

presadzuje optoelektroni-<br />

ka. <strong>Prenos</strong>ovým médiom<br />

optických signálov sú skle-<br />

nené vlákna. Dnes sú <strong>po</strong>u-<br />

žívané aj v prí<strong>po</strong>jkách k<br />

užívateľom. Nové zafizo-<br />

vané diaľkové vedenia<br />

dnes <strong>po</strong>užívajú už len<br />

optické káble (obr.).<br />

Nosičom informácií pri<br />

prenose <strong>po</strong> optických ká-<br />

bloch je svetlo. Modulácia<br />

napätia elektrického sig-<br />

nálu je prevedená na<br />

moduláciu intenzity svetla<br />

resp. infračerveného<br />

žiarenia a <strong>po</strong>tom späť na<br />

moduláciu elektrického<br />

kéh<br />

napätia.<br />

Svetlovodný (optický) kábel<br />

Obr. Skladba optického kábla<br />

so 40 optickými i vláknami


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Svetlovodný (optický) kábel<br />

Obr. 2 Páskový optický kábel s 9x10 optickými vláknami<br />

Obr. 1 Optický kábel so sklenenými vláknami


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Svetlovodný (optický) kábel<br />

Nosičom informácií<br />

pri prenose <strong>po</strong> optic-<br />

kých kábloch je svet-<br />

lo. Modulácia napätia<br />

a<br />

elektrického signálu je<br />

prevedená na modulá-<br />

ciu intenzity svetla<br />

resp. infračerveného<br />

žiarenia a <strong>po</strong>tom späť<br />

na moduláciu elek-<br />

trického napätia.<br />

Obr. Optické okná pre optické káble<br />

Pokusmi bolo overené, že sa pre optický prenos dobre hodia tri<br />

frekvenčné pásma v oblasti infračerveného žiarenia, tzv. optické<br />

okná (obr.).


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Svetlovodný (optický) kábel<br />

Optické vlákno môže byť plastové alebo sklenené.<br />

Sklenené vlákna sú ú vyrobené z kremenného skla, t.j.<br />

z oxidu kremičitého SiO 2 veľkej čistoty (na rozdiel od<br />

okenného skla, kremičitanu sódno-vápenatého).<br />

<br />

Optické vlákna sú vyrábané <strong>po</strong>stupným vrstvením z<br />

plynného SiO 2 , najprv jadro a <strong>po</strong>tom plášť optického<br />

vlákna.<br />

<br />

Sklo plášťa má ái iný ýi index lomu ako sklo jadra.<br />

<br />

Ťahaním je <strong>po</strong>tom upravený priemer vlákna na<br />

konečnú hodnotu.<br />

<br />

Čistotou materiálu je možné dosiahnuť veľmi malých<br />

strát, t.j. malého útlmu signálu (tab.)


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Svetlovodný (optický) kábel<br />

Typy sklenených vlákien<br />

Sklenené svetlovodné vlákna sa delia na mnohovidové<br />

vlákna a jednovidová (monovidové) vlákna. Vid (mód) je<br />

fyzikálne prípustná konfigurácia intenzít elektromagnetického <strong>po</strong>le.<br />

<br />

Mnohovidové vlákna sú silnejšie (môžu byť aj jp plastové o prie-<br />

mere 1 mm), lúč svetla (napr. z červenej LED: GaAInAs As o vlnovej<br />

dĺžke okolo 660 nm) nie je celkom monochromatický a jeho složky<br />

sa šíria rôznymi rýchlosťami, teda rôzne dlhé doby (pretože rých-<br />

losť aj index lomu závisí na frekvencii), čo spôsobí rozostrenie<br />

signálu (obdĺžnikový impulz sa rozšíri a zaoblí). Ak je jadro vlákna<br />

z jedného materiálu (s rovnakým indexom lomu), je smer lúčov<br />

medzi odrazmi od plášťa s menším indexom lomu priamkový a<br />

rozdiel v indexoch lomu jadra a plášťa musí byť ť tak veľký, aby<br />

reflexia bola totálna. Pri totálnej reflexii nie je časť svetla<br />

<strong>po</strong>hltená plášťom a nedôjde k stratám, t.j. k útlmu. Toto vlákno sa<br />

nazýva mnohovidové stupňovité vlákno (s jedinou skokovou<br />

zmenou indexu lomu).<br />

V snahe zmenšiť uhly odrazu od plášťa boli vyvinuté vrstvené jadrá<br />

s klesajúcím indexom lomu smerom od osi vlákna, v ktorých sa lúč<br />

pri odchýlke od osi plynule ohýba naspäť k osi. Tieto vlákna sa<br />

nazývajú mnohavidové gradientne vlákna (s indexom lomu<br />

gradujúcim <strong>po</strong> jemných skokoch).


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Svetlovodný (optický) kábel<br />

Obr. Jednovidové sklenené vlákno<br />

Jednovidové optické vlákno je tak tenké (obr.),<br />

že odrazy <strong>po</strong>d nepatrnými uhlami predĺžia len nepatrne<br />

svetelný lúč a nespôsobia rozostrenie signálu.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Svetlovodný (optický) kábel<br />

Obr. Optický kábel s 10-timi jednovidovými vláknami<br />

Jednovidové vlákna sú drahšie a sú vhodné pre diaľkové prenosy. Na<br />

prenos <strong>po</strong> jednovidových vláknach sa <strong>po</strong>užíva svetlo lasera. Rozptyl<br />

nemonochromatického svetla pri prenose sa nazýva disperzia (rozptyl<br />

svetla).


Materiál (prostredie)<br />

<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Svetlovodný (optický) kábel<br />

Útlm svetla<br />

Vzdialenosť v m<br />

(dB/km) pri útlume 50 %<br />

okenné sklo 50000 0,066<br />

optické sklo 3000 1,0<br />

hmla 500 6,0<br />

vzduch 10 330,0<br />

gradientné sklenené vlákno 3 1000,00<br />

jednovidové sklenené vlákno 1 3300,0<br />

Tab. Porovnanie útlmu svetla v rôznych prostrediach<br />

<br />

<br />

Menovitá disperzia vlákna je stanovená časovým<br />

ý<br />

rozptylom v ps (pikosekundách) vztiahnutým k určitej<br />

č<br />

vlnovej dĺžke a vzdialenosti prenosu ……….. km.<br />

Útlm svetelného lúča spôsobený <strong>po</strong>hltením časti<br />

energie obmedzuje dĺžku prenosu (tab.).


<strong>Prenos</strong> signálu<br />

<strong>po</strong> vedení<br />

Svetlovodný<br />

(optický) kábel<br />

V určitých vzdialenostiach,<br />

závislých na vlastnostiach kábla,<br />

musí byť signál zosilnený a<br />

tvarovo regenerovaný, <strong>po</strong>kiaľ<br />

nejde o impulzy známeho tvaru.<br />

Jednovidové káble umožňujú<br />

prenos na väčšiu vzdialenosť bez<br />

opakovačov (zosilňovačov), ako<br />

je to v prípade lacnejších<br />

mnohovidových káblov (obr.).<br />

Obr. <strong>Prenos</strong>ové vlastnosti optických<br />

sklenených vlákien


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Svetlovodný (optický) kábel<br />

• Šírka pásma je rozsah prenášaných frekvencií. S narastajúcou<br />

frekvenciou narastá disperzia svetelného signálu, pretože je<br />

vlnová dĺžka relatívne menšia oproti priemeru jadra optického<br />

vlákna. Horná hranica prenášaného pásma je frekvencia, pri<br />

ktorej je možné zregenerovať obdĺžnikový signál bez chýb v prenose.<br />

Vzhľadom na priemer jadra dokáže jednovidový kábel<br />

preniesť vyššie frekvencie encie než mnohovidové káble, má preto aj<br />

väčšiu šírku pásma (obr.).<br />

• Šírka prenášaného pásma klesá úmerne dĺžke kábla (bez<br />

opakovača). Preto je šírka pásma rôznych ty<strong>po</strong>v káblov <strong>po</strong>rovnávaná<br />

pri referenčnej dĺžke 1 km, alebo je <strong>po</strong>rovnávaný súčin šírky<br />

pásma a dĺžky kábla (napr. 50 GHz • km). Doteraz najvyššie<br />

prenášané frekvencie sú stále omnoho menšie než je frekvencia<br />

samotného svetla (t.j. frekvencia nosné vlny).


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Svetlovodný (optický) kábel<br />

Napr. vlnovej dĺžke λ = 1300 nm infračerveného žiarenia zod<strong>po</strong>vedá frekvencia<br />

230000 GHz. Frekvenciu je možné vy<strong>po</strong>čítať zo vzťahu:<br />

c = ………………………,<br />

kde c je rýchlosť svetla (vo vákuu 300 000 km/s).<br />

Útlm pri prenose na optických vláknach je na <strong>po</strong>rovnateľnej dĺžke vedení omnoho<br />

menší než útlm elektrických signálov na medenom vedení. Najmenší útlm pri prenose<br />

na sklenenom vlákne je možné dosiahnuť pri vlnových dĺžkach okolo 1300 nm a okolo<br />

1500 nm (obr. ).<br />

Tieto vlnové dĺžky sú pri diaľkových prenosoch<br />

prednostne <strong>po</strong>užívané. K útlmu spôsobenému<br />

vedením je treba pri<strong>po</strong>čítať ešte pre-<br />

chodové útlmy v miestach s<strong>po</strong>jok vedení. Tu<br />

je treba <strong>po</strong>čítať približne s týmito hodnotami:<br />

v mieste mechanického alebo tepelného pevne<br />

ovinutého s<strong>po</strong>ja a = 0,1 dB, v mieste<br />

konektorového s<strong>po</strong>jenia a = 1 dB.<br />

Obr. Závislosť útlmu kábla na vlnovej dĺžke


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Konštrukcia kábla<br />

Vo všeobecnosti možno <strong>po</strong>vedať, že konštrukcia optického<br />

kábla sa líši od konštrukcie elektrického oznamovacieho kábla –<br />

hlavne tým, že kábel nie je tvorený pármi vodičov. Svetelný signál<br />

<strong>po</strong>trebuje len jedno vlákno, i keď je zase <strong>po</strong>užívané samostatné<br />

vlákno pre každý smer.<br />

Integrujúcim prvkom optického kábla je plastová rúrka, ktorá<br />

tvorí obal pre voľne uložené optické vlákna. Jednotlivé<br />

svetlovodné vlákna sú tvorené (v prípade sklenených vlákien)<br />

optickými vláknami s vonkajším priemerom ………… s ochranným<br />

plastovým <strong>po</strong>vlakom s hrúbkou ………… až ……………… .<br />

Plastová rúrka a optické vlákna tvoria žilu, ktorá je vyplnená<br />

mäkkou plastickou umelou hmotou chrániacou optické vlákna.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Konštrukcia kábla<br />

Rozlišované sú tieto typy žíl<br />

optických káblov:<br />

• duté žily s výplňou a jedným<br />

optickým vláknom, tiež jednovláknové<br />

žily (obr. 1),<br />

• žily s výplňou, s 2 alebo 4 optickými<br />

vláknami (alebo až s 10 gradientnými<br />

vláknami),<br />

• zväzkové žily s výplňou s max. ……..<br />

optickými vláknami; vzhľadom na<br />

Obr. 1 Žily optických káblov<br />

stočenie e sú vlákna asi o ……..%dlhšie<br />

še<br />

než plášť žily (bezpečnosť proti<br />

namáhaní v ťahu),<br />

• plné žily (pevné žily), ktoré majú<br />

okrem prvého plastového <strong>po</strong>vlaku<br />

vlákien ešte celkovú silnú a pevnú<br />

plastovou vrstvu (<strong>po</strong>dobnú izolácii<br />

inštalačných káblov). Sú <strong>po</strong>užívané len<br />

ako vnútorné káble (obr. 2), alebo ako<br />

Obr. 2 Vnútorný kábel s grandientnými vláknami<br />

jednotlivé optické s<strong>po</strong>je v obvodoch.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Obr. Vonkajší kábel<br />

s grandientnými<br />

vláknami<br />

Konštrukcia kábla<br />

Zlanenie optických<br />

žíl do jednej káblovej<br />

duše je <strong>po</strong>dobné zlaňovaniu<br />

elektrických káb-<br />

lov, <strong>po</strong>užíva sa však<br />

vrstvové zlaňovanie (do<br />

jednej vrstvy) i pri<br />

malom <strong>po</strong>čte<br />

zlaňovaných žíl.<br />

Optické žily sú zlaňované okolo centrálneho nosného (spevňovacieho)<br />

plastového lanka spevneného sklenými vláknami, a to s<strong>po</strong>ločne s medenými<br />

(izolovanými) i) žilami i a výplňovými ý žilami i (len pre tesné vyplnenie vrstvy).<br />

Elektrické medené vodiče slúžia na napájanie regenerujúcich<br />

zosilňovačov diaľkových vedení, alebo na meracie účely a dohľad (obr. ).


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Konštrukcia kábla<br />

Na odľahčenie mechanického namáhania optických vlákien v ťahu slúži<br />

okrem centrálneho spevňovacieho lanka ešte obal káblovej duše tkaninou z<br />

plastu, ktorá je prilepená na vrstvený plastový plášť, ktorý tvorí obal kábla.<br />

Nejmenší prípustný <strong>po</strong>lo-mer ohybu tohoto optického kábla je rovný 20-<br />

násobku prie-meru kábla.<br />

Páskový kábel s plochými žilami (obr.) bol vyvinutý na <strong>po</strong>užívanie v<br />

miestnych digitálnych telefonnych sieťach. Jeden pásik (plochá žila) obsahuje<br />

10 jednovidových optických vlákien zaliatych lepidlom vedľa seba.<br />

Pásiky nie sú zlaňované, ale<br />

sú <strong>po</strong>ložené na seba vo vnútri<br />

plastovej trubičky. Výhodným je<br />

predovšetkým malý priemer, ľahké<br />

s<strong>po</strong>jovanie a delenie pásika pri<br />

vytváraní odbočiek a rozvetvovaní.<br />

V špeciálnom prístroji môže byť<br />

oblúkovým zváraním s<strong>po</strong>jených<br />

súčasne všetkých 10 vlákien zvarovaných<br />

pásikov.<br />

Obr. Páskový optický kábel s 9x10 optickými vláknami


<strong>Prenos</strong><br />

signálu <strong>po</strong><br />

vedení<br />

Obr. 1 Vonkajší kábel<br />

s jednovidovými<br />

optickými vláknami<br />

Konštrukcia<br />

kábla<br />

Obr. 2 Vonkajší kábel<br />

s gradientnými<br />

vláknami


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Označovanie optických káblov<br />

Obr. 1 Označovanie optických káblov<br />

Optické káble sú na plášti označované dvojitou vlnovkou.<br />

Okrem toho majú vytlačený údaj o dĺžke v metroch (obr. 1).<br />

Na obr. 2 (na nasledujúcej strane) je <strong>po</strong>písané na príklade<br />

označovanie optických káblov so skelenenými vláknami<br />

<strong>po</strong>dľa normy DIN/VDE.<br />

Na ďalšom obrázku (obr. 3) je na <strong>po</strong>rovnanie <strong>po</strong>písané<br />

označovanie elekrických oznamovacích káblov.


Obr. 2 Značenie optických káblov so sklenenými vláknami (príklad)


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Označovanie oznamovacích káblov<br />

Obr. 3: Značenie elektrických oznamovacích káblov (príklad)


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Vývoj v oblasti oznamovacích káblov<br />

Potom, čo vytlačili optické káble z oblasti dialkových<br />

prenosov tradičné elektrické oznamovacie káble, začínajú sa<br />

presadzovať ť aj v miestnych sieťach ť vrátane účastníckych<br />

prí<strong>po</strong>jok.<br />

Je možné očakávať pre<strong>po</strong>jenie optických káblov s<br />

optickými pamäťami (CD-ROM), audio a videotechnikou<br />

prostredníctvom optických rozhraní so stále menším <strong>po</strong>čtem<br />

mezistupňov prevádzajúcich optické signály na elektrické.<br />

Vývoj v oblasti optického spracovávania dát otvára<br />

ďalšie možnosti pre uplatnenie optických vlákien.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Štruktúra káblových sietí<br />

Káble pre telekomunikačné siete a rozvody sa delia <strong>po</strong>dľa konštrukcie<br />

a <strong>po</strong>užitia do týchto skupín (skratkové označenie <strong>po</strong>dľa DIN/VDE):<br />

- inštalačné káble (pre rozvody v budovách) (I)<br />

- prí<strong>po</strong>jkové p káble (prí<strong>po</strong>jky p v budovách) (S)<br />

- rozvodné káble (hlavné rozvody) (T)<br />

- vonkajšie káble (zemné, trubkové a vzdušné káble) (A)<br />

Optické káble sa delia <strong>po</strong>dľa ………………………. do 3 skupín:<br />

• ………………………………………<br />

• ………………………………………<br />

• ………………………………………


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Štruktúra káblových sietí<br />

Telekomunikačné siete spájajú koncové účastnícke zariadenia (záznamníky,<br />

faxy, telefóny atď.) s ústredňami a ústredne medzi sebou. Káblové siete sa<br />

skládajú z:<br />

• ……………………………<br />

• ……………………………<br />

• ……………………………<br />

Telekomunikačný ý( (telefónny) účastník je pri<strong>po</strong>jený p k (telefónnej) ústredni<br />

<strong>po</strong>mocou účastníckej prí<strong>po</strong>jky, ktorá je často tvorená len (medenou)<br />

telefónnou dvojlinkou, takže modernizácia súčasnej telefónnej siete si<br />

vyžaduje veľké náklady s<strong>po</strong>jené s výko<strong>po</strong>vými prácami pri kladení nových<br />

káblov.<br />

Pokrok v oznamovacej technike však umožňuje <strong>po</strong>núknuť prostredníctvom<br />

modernizovanej prí<strong>po</strong>jky omnoho viac než len predchádzajúci analógový<br />

hovorový kanál (napr. ISDN, xDSL). Ak je účastnícka prí<strong>po</strong>jka tvorená koaxiálnym<br />

alebo optickým káblom, je možné s <strong>po</strong>mocou špeciálneho koncového<br />

zariadenia využívať prí<strong>po</strong>jku vícenásobným spôsobom tak, že môže byť ť pri<strong>po</strong>jených<br />

súčasne niekoľko komunikujúcich zariadení (napr. telefón a PC pri<strong>po</strong>jený<br />

na internet).


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Štruktúra káblových sietí<br />

Účastnícka telefónna sieť tvorená elektrickými oznamova-<br />

cími (telefónnymi) káblami sa skladá z hlavnej káblovej siete a z<br />

<strong>po</strong>bočkových káblových sietí. Nové optické káble v účastníckej<br />

sieti pre<strong>po</strong>jujú účastníkov priamo s príslušnou ústredňou.<br />

Diaľkové s<strong>po</strong>jenie cez viaceré ústredne zaisťuje<br />

pre<strong>po</strong>jovacia sieť medzi ústredňami, ktorá sa opäť skladá zo<br />

siete diaľkových vedení a z miestnej káblovej siete.<br />

V pre<strong>po</strong>jovacej p j sieti sú všetky vedenia viacenásobne<br />

využité (multiplexná prevádzka).Obr. 1 ukazuje principiálne<br />

s<strong>po</strong>jenie pre<strong>po</strong>jovacej a prístu<strong>po</strong>vej siete.<br />

Na obr. 2 je príklad štruktúry prístu<strong>po</strong>vej siete. Rozhranie<br />

medzi sieťami tvorí hlavný rozvádzač účastníckej ústredne.


<strong>Prenos</strong><br />

signálu <strong>po</strong><br />

vedení<br />

Štruktúra<br />

káblových<br />

sietí<br />

Obr. 1 Pre<strong>po</strong>jovacia sieť<br />

medzi uzlami


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong><br />

vedení<br />

Štruktúra káblových<br />

sietí<br />

Obr. 2: Prístu<strong>po</strong>vá sieť Telecom-u


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Štruktúra káblových sietí<br />

Technický rozvoj mnohásobného využitia vedení pro<strong>po</strong>jova-<br />

cích sietí umožnil <strong>po</strong>stupne tieto prenosové rýchlosti na jednom<br />

vedení:<br />

Od r. 1985 140Mbit/s 1920 telefónnych kanálov<br />

Od r. 1990 565Mbit/s 7680 telefónnych kanálov<br />

Od r. 1995 2,3Gbit/s 30720 telefónnych kanálov<br />

Od r. 2000 nad 10Gb/s ~ 300 000 telefónnych kanálov


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Podmorské káble<br />

V roku 1992 bol <strong>po</strong>ložený optický transatlantický kábel TAT 10.<br />

S kapacitou 60 000 telefónnych kanálov bol vtedy v tejto oblasti<br />

najmodernejším.<br />

Koncom roku 1999 bol <strong>po</strong>ložený dosiaľ ľ najdlhší optický kábel<br />

medzi Nemeckom a Austráliou - dlhý 38 000 km. Má 39 odbočiek<br />

k <strong>po</strong>zemným kontaktným miestam lokálnych sietí na celom svete<br />

a umožňuje prenos rýchlosťou ………….., čo zod<strong>po</strong>vedá prenosovej<br />

kapacite ………………… telefónnych hovorov súčasne, ,pričom<br />

je možné v prípade <strong>po</strong>treby túto kapacitu zdvojnásobiť.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Podmorské káble<br />

Podmorské káble v nejbližší dobe určite končiť nebudú – v súťasnej<br />

dobe <strong>po</strong>dmorské káble nesú hlavnú záťaž mezikontinentálnych<br />

telekomunikačných s<strong>po</strong>jov a prípadný výpadok tejto technológie by sme<br />

veľmi ľ rýchlo <strong>po</strong>znali.<br />

Typické oneskorenie získané v <strong>po</strong>dmorskom kábli medzi USA a Veľkou<br />

Britániou je menej než ………………….. (s<strong>po</strong>j realizovaný cez družicu obvykle<br />

komunikaciu oneskorí o viac než sekundu). A to neuvažujeme problém<br />

dostupných kapacít (v kábloch a na družiciach).<br />

Vzhľadom na to, že <strong>po</strong>loženie a prevádzka <strong>po</strong>dmorského kábla sú<br />

drahé, budujú a prevádzkujú tieto káble obvykle konzorcia firem, ktoré zároveň<br />

využívají kapacitu káblov. Aj z týchto dôvodov je každý kábel prakticky unikátny<br />

- zod<strong>po</strong>vedá totiž jednak <strong>po</strong>trebám členov konzorcia a taktiež úrovni <strong>po</strong>znania v<br />

době stavby.<br />

Dominantné <strong>po</strong>stavenie vo využívaní majú severskí operátori<br />

(napríklad TeliaSonera, pre ktorú tvorí doplnok jej transeurópskej optickej siete<br />

Viking Network).


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

To<strong>po</strong>lógia<br />

Podmorské káble<br />

Kábel, ktorý bol daný<br />

do prevádzky v roku<br />

2001, tvorí kruh, pričom<br />

jeho južná vetva<br />

vychádza z Dánska,<br />

<strong>po</strong>kračuje cez Nemecko,<br />

Holandsko, Francúzsko a<br />

Veľkú Britániu do USA.<br />

Severná vetva uzaviera<br />

kruh okolo severného<br />

<strong>po</strong>brežia Veľkej ej Británie<br />

späť do Dánska. Celková<br />

dĺžka káblovej trasy je<br />

15.300 km.<br />

V <strong>po</strong>brežnom šelfe je<br />

kábel zakopaný do dna<br />

(...................................), na<br />

šírom oceáne je kladený<br />

priamo na morské dno.<br />

Obr. Trasa kábla, ktorý bol daný do prevádzky v roku 2001


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Podmorské káble<br />

Typy káblov:<br />

Káble <strong>po</strong>užívané v <strong>po</strong>dmorských systémoch nie sú veľmi<br />

ohybné a musia navyše (okrem ďalšieho) spĺňať aj nasledu-<br />

júce pred<strong>po</strong>klady:<br />

• chrániť optické vlákna pred namáhaním ako pri inštalácii,<br />

tak pri opravách,<br />

• chrániť optické vlákna pred účinkami tlaku (dno Atlantiku<br />

leží v hĺbkach ĺ tisíce metrov),<br />

• chrániť optické vlákna pred flórou a (predovšetkým)<br />

faunou,<br />

• umožňovať opravy,<br />

• umožňovať o napájanie opakovacích o ac c prvkov.<br />

Existuje niekoľko ty<strong>po</strong>v káblov <strong>po</strong>užitých pri konštrukcii


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Podmorské káble<br />

Kábel LW (Light Weight) je najjednoduchší, <strong>po</strong>užíva sa na miestach, kde sú <strong>po</strong>dmienky<br />

najmenej nehostinné. Používa sa taktiež ako jadro ostatných káblov.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Podmorské káble<br />

Kábel LWS (Light Weight Screened) sa <strong>po</strong>užíva na miestach, kde je zvýšená pravde<strong>po</strong>dobnosť<br />

útokov žralokov na kábel, prípadne se <strong>po</strong>užíva na miestach, kde nie je možné<br />

<strong>po</strong>užiť kábel LW.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Podmorské káble<br />

Káble SA (Single Armored) a DA (Double Armored) sa <strong>po</strong>užívajú na miestach, kde je<br />

<strong>po</strong>trebná špeciálna ochrana.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Podmorské káble<br />

Kábel DA (Double Armored)


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Podmorské káble<br />

Technológia<br />

Kábel je osadený DWDM technológiou s<strong>po</strong>ločnosti Mitsubishi, ktorá na<br />

jednom páre vlákien dokáže sprevádzkovať ť 16 vlnových dĺžok o kapacitě 10<br />

Gbit/s (STM-64, OC-192). Vzhľadom na to, že v kábli sú štyri páry vlákien,<br />

celková kapacita predstavuje ............................ .<br />

Najmenšia jednotka kapacity, ktorú systém <strong>po</strong>d<strong>po</strong>ruje, je STM-1 (155<br />

Mbit/s). Pochopiteľne je možné, aby túto kapacitu operátori ďalej „drobili“ (a<br />

predávali) vo svojich SDH multiplexoch.<br />

Opakovače sa na kábli vyskytujú každých .............. (čo znamená, že sú<br />

uložené s káblom na dno). Na kábli tvorí akúsi krču, ktorá je cca ........................<br />

dlhá a má priemer 50cm. Napájané sú priamo z kábla, v ktorého časti je<br />

jednosmerné napätie 5000V (keď už by sa žralok aj prekúsal, nestihne knowhow<br />

odovzdať ďalším).<br />

Na trase USA - Dánsko je týchto opakovačov 147. Zosilnenie je<br />

realizované <strong>po</strong>mocou EDFA zosilňovačov, ktoré sú súčasťou opakovačov.<br />

Kompenzácia chromatickej disperzie je riešená jednak prekompen-<br />

záciou každej vlnovej dĺžky, ktorú zabezpečujú č časti <strong>po</strong>brežných terminálov, a<br />

jednak vkladaním častí káblov s opačnou disperziou každých ...................... km.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Podmorské káble<br />

Správa a opravy<br />

Oproti <strong>po</strong>merne zložitej konštrukcii kábla sú jeho správa a opravy<br />

<strong>po</strong>merne jednoduché. d Po lokalizácii li ii fyzického problému pripláva na miesto<br />

opravárenská loď. Táto loď vyzdvihne či vytrhne hákom zo dna (kábel pár<br />

stoviek metrov pred <strong>po</strong>ruchou. Následne ho rozdelí a ne<strong>po</strong>škodenú časť ukotví<br />

na hladine. Potom loď <strong>po</strong>stupuje <strong>po</strong> kábli smerom k <strong>po</strong>ruche o pár desiatok či<br />

stoviek metrov <strong>po</strong> nej uskutočné druhé prestrihnutie kábla.<br />

O osude <strong>po</strong>škozené části materiály taktne mlčia, zato ne<strong>po</strong>škozené<br />

časti kábla sú s<strong>po</strong>jené špeciálnymi s<strong>po</strong>jkami (ďalšie, tentokrát menšie hrče na<br />

kábli) a kábel je <strong>po</strong> odskúšaní funkčnosti hodený opäť do oceánu.<br />

Pokiaľ je diagnostikovaný problém s opakovačom, problém sa rieši<br />

rovnakým spôsobom. Žiadne opravy na mori, oprava sa uskutočňuje výmenou,<br />

vadný kus opraví dodávateľ na súši.<br />

Aj keď správa a opravy vyzerajú ako z prvej <strong>po</strong>lovice minulého storočia,<br />

vďaka kruhovej to<strong>po</strong>lógii je v prípade prerušenia/<strong>po</strong>škodenia kábla prevádzka<br />

presmerovaná do druhej vetvy, ako ju dnes <strong>po</strong>známe z prenosov PCM.<br />

Efektivitu it dokladá dá fakt, že za dobu prevádzky utrpel prevádzkovateľ,<br />

<strong>po</strong>dľa verejných zdrojov, iba jeden fatálny výpadok, čo je celkom<br />

dobrá bilancia.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

Podmorské káble<br />

História kladenia <strong>po</strong>dmorských káblov telegraficky:<br />

• Prvý <strong>po</strong>dmorský kábel začal slúžiť pre telegrafnú prevádzku už<br />

v roku 1851 medzi Francúzskom a Anglickom.<br />

• Ako druhý bol kábel USA - ÁZIA od roku 1887.<br />

• Na začiatku sa <strong>po</strong>užívali medené vodiče, v päťdesiatych rokoch<br />

prišiel na rad koaxiálny kábel.<br />

• Nasleduje optika, ktorá umožnila zvýšiť priepustnosť 600x a tak<br />

družice už nie sú prioritným s<strong>po</strong>jom.<br />

• V súčasnosti je <strong>po</strong>ložených celkom vyše 40 000 km káblov<br />

medzi Euró<strong>po</strong>u a Aziou (realizovala firma France Telecom).<br />

• Tam, kde sa káble krížia, alebo sú v soubehu, sa kábel<br />

zabezpečuje ešte ďalšími ochrannými prostriedkami.<br />

• Životnosť osť káblov je obvykle okolo o o 15 rokov. o Potom sa<br />

v<br />

úsekoch, kde je to možné, zase vyzdvihdnú.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

<strong>Prenos</strong> dát medzi <strong>po</strong>čítačmi, perifernými zariadeniami a<br />

s<strong>po</strong>jovacími prvkami sietí prebieha <strong>po</strong> kábloch alebo<br />

rádiovým s<strong>po</strong>jom. Káblové s<strong>po</strong>je sú tvorené buď koaxiálnym<br />

káblom (u starších sietí), krútenou dvojlinkou (najčastejší<br />

prípad) alebo optickým káblom (v prípade chrbticových sietí).<br />

Parametre týchto káblov boli <strong>po</strong>písané v predošlej časti.<br />

Na prenosy v sieťach LAN je dôležitá šírka prenášaného<br />

pásma, útlm a odolnosť proti rušeniu.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Krútená dvojlinka<br />

Krútená dvojlinka (Twisted-Pair-Cable) je odvodená od telefónneho kábla a je<br />

dnes najrozšírenejším vedením v sieťach LAN. Pre kábel zo skrútených párov sa<br />

vžil aj názov dvojlinka, aj keď je v jednom kábli dvojliniek viac.<br />

V štvorvodičovom kábli je<br />

každá dvojlinka <strong>po</strong>užitá pre<br />

jeden smer prenosu, t.j. pre<br />

duplexnú prevádzku (obr.)<br />

medzi dvoma účastníkmi.<br />

Ak je pre prenos k dis<strong>po</strong>zícii<br />

len jeden pár, môžu byť dáta<br />

prenášané len v jednom<br />

smere a vtedy hovoríme o<br />

simplexnej prevádzke.<br />

Pri striedavej prevádzke v<br />

oboch smeroch, tzv.<br />

<strong>po</strong>loduplexnej prevádzke<br />

stačí taktiež jeden pár<br />

vodičov.<br />

Obr. Prevádzkové režimy s krútenými dvojlinkami


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Vzájomné elektromagnetické<br />

ovplyvňovanie súbežných vedení sa<br />

môže prejaviť presluchmi alebo<br />

rušením.<br />

V prípade krútených dvojliniek sú<br />

uvedené vplyvy minimálne.<br />

Skrútením páru je minimalizované aj<br />

rušivé vyžarovanie kábla do okolia,<br />

oba skrútené páry sú ešte stočené<br />

vzájomne (obr.), čo ešte zoslabí<br />

vzájemné elektrické väzby.<br />

Káble s krútenými dvojlinkami sa<br />

vyrábajú buď ď ako tienené káble STP<br />

(Shielded Twisted Pair) alebo ako<br />

netienené dvojlinky – káble UTP<br />

(Unshielded Twisted Pair).<br />

Obr. Tienená krútená dvojlinka (kábel STP)


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Kábel STP<br />

V kábli STP sú jednotlivé krútené páry samostatne<br />

tienené hliníkovou fólií alebo kovovým opletením. Sú<br />

tým obmedzené e presluchy. pesuc yCelkové tienenie e e kábla zasa<br />

zlepšuje jeho odolnosť voči vonkajšiemu rušeniu.<br />

Kábel UTP<br />

Jednotlivé páry nemajú vlastné tienenie. Kábel má len<br />

celkové tienenie. Kábel UTP je naj<strong>po</strong>užívanejším<br />

vedením v sieťach LAN.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Koaxiálny kábel<br />

Koaxiálny kábel je nesymetrické<br />

dvojvodičové vedenie so súosými, t.j.<br />

koaxiálnými alebo tiež koncentrickými<br />

vodičmi.<br />

Vnútorný vodič je tvorený buď plným<br />

medeným drôtom, alebo medeným lankom<br />

(obr.). Okolo vnútorného vodiča je hrubá,<br />

väčšinou <strong>po</strong>lyetylénová lé izolácia, i ktorá tvorí<br />

dielektrikum medzi vnútorným a vonkajším<br />

vodičom.<br />

Obr. Koaxiálny kábel<br />

Vonkajší vodič je tvorený medeným opletením alebo hliníkovou fóiou. Vonkajší<br />

vodič pôsobí ako tienenie proti rušeniu elektromagnetickými <strong>po</strong>liami a zvyšuje tak<br />

odolnosť proti presluchom, musí však byť zemnený. Vnútorný vodič má preto napätie<br />

oproti zemi, preto ide o nesymetrické ti vedenie. Vonkajší vodič je obklopený plastovým<br />

plášťom, ktorý slúží ako izolácia i ako mechanická ochrana kábla. Koaxiálny kábel je<br />

najstarším káblom <strong>po</strong>užívaným na pre<strong>po</strong>jovanie <strong>po</strong>čítačov. Sieťová karta má trubkovitý<br />

konektor, kt na ktorý sa nasadzuje pre<strong>po</strong>jka tvaru T pre príchodzí í a odchodzí d kábel<br />

zbernicovej siete. Aj napriek pevným bajonetovým uzáverom konektorov boli kontakty<br />

citlivé na mechanické <strong>po</strong>hyby s<strong>po</strong>jovacích káblov.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Používajú sa dva typy koaxiálneho kábla:<br />

• tenký koaxiálny kábel (Thinnet nebo thin Ethernet),<br />

• hrubý koaxiálny kábel (Thicknet nebo thick Ethernet).<br />

Tenký koaxiálny kábel je ohybný, s priemerom približne ............., s útlmom<br />

........... na .......... dĺžky pri ......... s impedanciou 50 Ώ, šedej alebo čiernej farby<br />

(na rozdiel od televíznych káblov s impedanciou 75 Ώ, zelenej alebo bielej<br />

farby). Vnútorný vodič je tvorený lankom (na rozdiel od plného vodiča v TV<br />

kábloch) s priemerom 0,9 mm. Niekedy bol označovaný ako lacnejšia sieť<br />

Cheapernet. Dĺžka káblového segmentu je (kvôli útlmu) maximálne 185 m a<br />

dĺžka ĺ celej siete 910 m.<br />

Hrubý koaxiálny kábel bol <strong>po</strong>merne veľkej hrúbky (približne 10 mm), žltej<br />

farby a bol preto nazývaný ý taktiež Yellow Ethernet (žltý Ethernet). Vodič v<br />

jadre je obklopený štyrmi vrstvami izolačného a tieniaceho materiálu. Pretože<br />

má štyri tieniace opletenia (oproti dvom opleteniam tenkého koaxiálneho<br />

kábla), je odolnosť proti rušeniu lepšia než u tenkého koaxiálneho kábla. Kábel<br />

sa <strong>po</strong>užíval pre chrbticové vedenia spájajúce jednotlivé siete. Vzdialenosť<br />

medzi zosilňovačmi mohla byť až ................., dĺžka celej siete až ................ m.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

<strong>Prenos</strong>ová rýchlosť pre oba káble je .................. a vyhovuje<br />

pre sieť Ethernet 10 Mbit/s <strong>po</strong>užívanú od roku 1976 (od roku<br />

1993 sa prechádza na Fast Ethernet 100 Mbit/s, pre ktorý už<br />

koaxiálny kábel nevyhovuje). Impedancia oboch káblov je<br />

približne 50 Ώ.<br />

Dnes je tenký koaxiálny kábel nahradzovaný krútenou<br />

dvojlinkou a hrubý koaxiálny kábel optickým káblom,<br />

pretože už nevyhovuje dnešným <strong>po</strong>žadovaným prenosovým<br />

rýchlostiam (100 Mbit/s a viac). Koaxiálne káble sa v súčasnosti<br />

ešte <strong>po</strong>užívají pre domové rozvody televízneho signálu.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Optický kábel (Fiber Optic Cable)<br />

Obr. <strong>Prenos</strong>ová trasa s optickým káblom<br />

Optické káble umožňujú prenášať dáta rýchlosťou rádovo Gbit/s. Pretože majú optické<br />

káble nepatrný útlm, môžu prenášať dáta bez opakovačov na veľké vzdialenosti. Ďalšou<br />

výhodou je galvanické oddelenie vysielača a prijímača. <strong>Prenos</strong>ová trasa s optickým<br />

káblom sa skladá z vysielača, prenosového média a prijímača. Dáta sú prenášané v<br />

optickom kábli ako svetelné signály (v skutočnosti väčšinou ide o neviditeľné infračervené<br />

žiarenie). Z vysielajúcej stanice prichádzajú analógové alebo digitálne elektrické<br />

signály do elektrooptického meniča, v ktorom sa mení prostredníctvom LED diódy<br />

alebo laserovej diódy na optické signály. V prijímači sú optické signály v optoelektrickom<br />

meniči menené prostredníctvom fototranzistoru späť na elektrické signály.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Optický kábel umožňuje prenos dát len jedným smerom.<br />

Jednovláknové vedenie preto umožňuje len simplexnú<br />

prevádzku. Pre normálnu duplexnú komunikáciu sú <strong>po</strong>trebné<br />

dve optické vlákna.<br />

<strong>Prenos</strong> dát <strong>po</strong> optickom kábli nie je rušený<br />

elektromagnetickými <strong>po</strong>liami. Optický kábel preto nevyžaduje<br />

tienenie a obaly tenkého optického vlákna (...................) majú<br />

úlohu mechanickej ochrany.<br />

Optický kábel nevyžaruje do okolia a prenášané signály<br />

nie je možné od<strong>po</strong>čúvať.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Pi Priame pre<strong>po</strong>jenie dvoch <strong>po</strong>čítačov č prostredníctvom<br />

t<br />

konektora RJ45 - krútenou dvojlinkou:<br />

Častý problém býva ako za<strong>po</strong>jiť vodiče pri <strong>po</strong>užití<br />

"krútenej dvojlinky", na pro<strong>po</strong>jenie dvoch <strong>po</strong>čítačov. Bežná<br />

"krútená dvojlinka" slúži na pro<strong>po</strong>jenie p <strong>po</strong>čítačov cez sieť a<br />

teda obvykle cez pre<strong>po</strong>jovací prvok - rozbočovač.<br />

Pokiaľ ale je <strong>po</strong>trebné vyrobiť malú domácu sieť, kde<br />

sa prepájajú jú len dva <strong>po</strong>čítače, č rozbočovač č č je zbytočný. č Na<br />

takéto pre<strong>po</strong>jenie sa hodí tzv. ........................, teda 4 párový<br />

krútený kábel s prehodenými vodičmi.<br />

Najbezpečnejšou cestou je zájsť do nejakej firmy,<br />

ktorá dodáva kabeláže, a kúpiť si rovno ................... . Ak si<br />

ale trúfate uskutočniť za<strong>po</strong>jenie sami, za<strong>po</strong>jte vodiče <strong>po</strong>dľa<br />

nasledujúceho návodu:


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Tab.:Šnúra na pri<strong>po</strong>jenie k sieti - oba konce za<strong>po</strong>jené zhodne: PC - síť:<br />

Kontakt Farba vodiča<br />

1 Biela/oranžová<br />

2 Oranžová<br />

3 Biela/zelená<br />

4 Modrá<br />

5 Biela/modrá<br />

6 Zelená<br />

7 Biela/hnedá<br />

8 Hnedá<br />

RJ45<br />

Kontakt Farba vodiča<br />

1 Biela/oranžová<br />

2 Oranžová<br />

3 Biela/zelená<br />

4 Modrá<br />

5 Biela/modrá<br />

6 Zelená<br />

7 Biela/hnedá<br />

8 Hnedá<br />

RJ45


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Kábel na pre<strong>po</strong>jenie PC - PC (s prekríženými vodičmi), za<strong>po</strong>jenie je <strong>po</strong>dľa<br />

nasledovne tabuľky:<br />

Kontakt Barva vodiče<br />

1 Bílá/oranžová<br />

2 Oranžová<br />

3 Bílá/zelená<br />

4 Modrá<br />

5 Bílá/modrá<br />

6 Zelená<br />

7 Bílá/hnědá<br />

8 Hnědá<br />

RJ45<br />

Kontakt Barva vodiče<br />

1 Bílá/zelená<br />

2 Zelená<br />

3 Bílá/oranžová<br />

4 Modrá<br />

5 Bílá/modrá<br />

6 Oranžová<br />

7 Bílá/hnědá<br />

8 Hnědá<br />

RJ45<br />

Štandard 10BT, konektory RJ45 a kábel kategórie 3 nebo 5 pre štrukturovanú<br />

kabeláž.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Bezdrôtové siete LAN (Wireless LAN), WLAN<br />

Bezdrôtové rádiové siete začínajú nachádzať uplatnenie čoraz viac<br />

vplyvom znižujúcich sa cien sieťových kom<strong>po</strong>nentov. Skutočne prvý širokou<br />

odbornou verejnosťou prijatý bezdrôtový štandard 802.11 b schválila IEEE<br />

až v roku 1999. Vtedy bol bezdrôtový sieťový hardvér veľmi drahý.<br />

Prístu<strong>po</strong>vý bod (alebo základová stanica), ktorý pracuje ako most<br />

medzi pevnou a bezdrôtovou sieťou stál vtedy ~ 40 000 korún. Dnes je to<br />

1/20-tina a klientská karta do notebooku stojí ešte menej (~ 1 200 korún). Za<br />

tejto situácie i už stojí za úvahu, ako sa zbaviť kábla.<br />

Na rádiový prenos je využívané nelicencované pásmo ISM<br />

(Industrial, Scientific, Medical) určené na priemyselné, vedecké a lekárske<br />

aplikácie, ležiace medzi ............ a ................ Pre bezdrôtové s<strong>po</strong>jenie medzi<br />

<strong>po</strong>čítačmi je do nich treba nainštalovať bezdrôtové PCI karty.<br />

Známy notebook Centrino, uvedený na trh v marci 2003, mal už<br />

bezdrôtovú kartu zabudovanú.


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Bezdrôtová sieť WLAN uľahčuje <strong>po</strong>rady a konferencie, na ktorých<br />

<strong>po</strong>užívajú účastníci svoje notebooky. WLAN taktiež umožňuje rýchle<br />

vybudovanie dočasnej siete, <strong>po</strong>trebné len pre nejakú krátkodobú úlohu.<br />

Prístu<strong>po</strong>vý bod (Access Point- AP) aj klientska karta obsahujú vf<br />

prijímač/vysílač a rozhranie.<br />

Obr. Bezdrôtové pri<strong>po</strong>jenie k LAN


<strong>Prenos</strong> signálu <strong>po</strong> vedení<br />

<strong>Prenos</strong>ové média <strong>po</strong>čítačových sietí<br />

Univerzálna rádiová sieť Bluetooth<br />

Bluetooth je anglický prepis priezviska dánskeho kráľa Haralda<br />

Bluatanda, ktorý pred tisíc rokmi zjednotil vikingské kmene). V<br />

roku 1998 vytvorila firma Ericsson záujmovú skupinu Bluetooth<br />

SIG (Special Interest Group) na vývoj bezdrôtovej technológie<br />

malého dosahu. Bluetooth nie je zlučiteľný s WLAN, i keď <strong>po</strong>uží-<br />

va rádiové frekvencie rovnakého pásma.<br />

Skladá sa z veľmi malých štruktúr označovaných ako pikonet<br />

(pikosieť). V rámci jednej pikonetovej štruktúry môže komunikovať<br />

až osem terminálov, zabudovaných príamo do hostiteľských<br />

systémov, napr. PC, tlačiareň, skener, myš atď.<br />

Pomocou mobilného telefónu je možný prístup do siete GSM a<br />

špeciálny prístu<strong>po</strong>vý bod dovoľuje o komunikáciu u s<br />

LAN.<br />

Poznámka: doslovný preklad slova Bluetooth = modrý zub nemá<br />

nič s<strong>po</strong>ločné s jeho významom.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!