Vyšlo v týdeníku CHIPweek č. 46/96, 12. listopadu 1996
Vytištěno z adresy: http://www.earchiv.cz/a96/a646k150.php3

Strukturovaná kabeláž

Jestliže první lokální počítačové sítě používaly pro své rozvody především koaxiální kabely, dnes již převažuje použití kroucené dvoulinky a optických vláken. Dokonce se časem vyvinula ucelená a dobře propracovaná představa o tom, jak by se takovéto rozvody měly budovat - dnes se prakticky všechny nové síťové rozvody budují podle zásad tzv. „strukturované kabeláže".

Začněme nejprve připomenutím základních vlastností kroucené dvoulinky a optického vlákna, a jejich srovnáním s vlastnostmi koaxiálních kabelů. Již v předchozích dílech jsme si jednu důležitou odlišnost naznačili: na koaxiálním kabelu je možné dělat odbočky, a je tudíž možné jej využít pro tzv. vícebodové spoje (vzájemně propojující více koncových uzlů), které mají sdílený charakter. Naproti tomu na kroucené dvoulince ani na optickém vlákně není možné dělat odbočky, a tato přenosová média jsou tudíž použitelná jen pro dvoubodové spoje (a potřebné „rozbočení" se musí zajistit elektronickou cestou, ve vhodných rozbočovačích).

Jeden to pokazí všem

Na první pohled by se mohlo zdát, že nemožnost vytvářet odbočky bude hovořit v neprospěch kroucené dvoulinky a optického vlákna. Pravda je kupodivu opačná, protože v běžné praxi se právě sdílený charakter vícebodových spojů na koaxiálních kabelech ukázal jako dosti problematický. Potíž byla v tom, že když se na určitém segmentu koaxiálního kabelu něco pokazilo (například někdo nechtěně rozpojil dva konektory), rázem tím přišli o možnost komunikace všichni, kteří byli připojeni na stejný segment. Jinými slovy: když se někde něco pokazilo, nebo „někdo" něco pokazil, následky nesli svorně všichni. Detekce závady v koaxiálním kabelovém segmentu nebyla zase až tak těžká - pokud například daný kabelový segment ústil do nějakého opakovače, mostu či směrovače, nebylo příliš těžké aby tento rozpoznal jeho závadu o vhodným způsobem ji ohlásil (například červenou kontrolkou). Důležité je ale uvědomit si, že takováto detekce pracovala s „přesností" na celý kabelový segment, a nedokázala přesně lokalizovat místo, kde k problému došlo. Takováto konkrétní lokalizace pak ale bývala velice náročná. Zjistit, kde přesně došlo k závadě (na segmentu, který v případě tzv. tenkého koaxiálního kabelu mohl mít délku až 185 metrů), totiž znamenalo buď použít velmi drahé speciální přístroje, nebo fyzicky projít a prozkoumat celou délku kabelu (a často oboje). Lze se pak divit, že pro mnoho správců lokálních sítí se koaxiální kabelové rozvody (navíc neoplývající nějakou zvláště vysokou spolehlivostí) staly doslova noční můrou?

Každý to pokazí jen sám sobě

S kroucenou dvoulinkou je tomu poněkud jinak. Když zde dojde k nějaké závadě, je sice opět vyřazen z provozu celý kabelový segment, ale vzhledem k jeho dvoubodovému charakteru to znamená, že možnost komunikace ztrácí jen jeden jediný koncový uzel, připojený prostřednictvím tohoto segmentu. Takže když například nějaký uživatel vytáhne svůj síťový „přívod" ze zásuvky, odpojí tím jen sebe, ale neznemožní práci ostatním. Navíc je zde velký rozdíl i v možnosti automatické detekce závad. Není nijak těžké ani drahé zabudovat do příslušných rozbočovačů obvody, které hlídají stav kabelových segmentů, a ohlásí když některý z nich má závadu. Opět sice půjde o detekci s přesností „na celý kabelový segment", ale vzhledem k jeho dvoubodové (a nesdílené) povaze má výsledná informace o funkčnosti či nefunkčnosti segmentu mnohem detailnější význam, než v případě koaxiálních kabelů. Díky této skutečnosti je pak také možné vyvinout různé programové nástroje pro správu sítě, které dokáží přesně a názorně zobrazit stav každé jednotlivé přípojky!

Filosofie strukturované kabeláže

S tím, jak lidé postupně získávali zkušenosti s reálným provozem sítí a s budováním nových rozvodů, krystalizovala i jejich představa o tom, jak by se vlastně měly síťové rozvody pro potřeby lokálních počítačových sítí budovat.

K takovým samozřejmostem, jako třeba k požadavku aby uživatelé nezakopávali o vlastní kabelové rozvody, se postupně přidávaly i další požadavky, již mnohem méně samozřejmé. Například požadavek na to, aby kabelové rozvody měly delší životnost, než zařízení která je budou využívat. Zde se totiž přišlo na to, že každé „kopnutí do zdi" je jednak velmi nepříjemné (protože narušuje normální chod organizace, která si rozvody buduje), a také velmi drahé (dnes dokonce dražší, než cena hardwaru, který se k těmto rozvodům připojuje). Proto je maximálně žádoucí, aby síťové rozvody nemusely být brzy předělávány, neboli aby s dostatečnou pravděpodobností přežily i několik očekávaných „obrátek" počítačů a dalších prvků, které k nim budou připojovány. Z tohoto důvodu se nově budované síťové rozvody zcela záměrně předimenzovávají, neboli kvantitativně uzpůsobují několikanásobku toho, co je požadováno již dnes. S tím pak souvisí i snaha zavádět síťové rozvody i do takových místností či částí budovy, kde dnes ještě není žádné připojení požadováno (dochází k důslednému „prokabelovávání" celých objektů).

Dalším výrazným požadavkem je „dělat rozvody pořádně", tak aby se minimalizovalo nebezpečí poruch a závad - čehož se dosahuje používáním kvalitních kabelů, konektorů, zástrček a dalších instalačních prvků, i vhodnými instalačními postupy (například vedením kabelů lištami apod.). Pamatováno by mělo být i na možnosti snadné správy a možnost fungování programových nástrojů pro správu sítě.

Výsledná představa o způsobu budování rozvodů pak dostala označení „strukturovaná kabeláž" (structured cabling). Přívlastek „structured" zde nikoli náhodou připomíná stejný přívlastek u „strukturovaného programování" - to také bylo ucelenou představou o tom, jak budovat rozsáhlejší programy (programové celky), tak aby byly ještě rozumně zvládnutelné, a svým autorům záhy „nespadly na hlavu". A u strukturované kabeláže jde vlastně přesně o to samé.

Další důležitou vlastností strukturované kabeláže je její zamýšlená univerzálnost. Ta vychází z již citovaného konstatování, že „kopnout do zdi je drahé", a tak se snaží eliminovat i to, aby se musely budovat různé samostatné rozvody paralelně - například telefonní rozvody vedle rozvodů pro počítačové sítě, a ještě vedle toho rozvody například pro zabezpečovací zařízení. Filosofie strukturované kabeláže naopak počítá s tím, že její rozvody budou univerzální, a bude možné je využít pro více různých účelů.

Metodika budování strukturované kabeláže je dnes již tak dobře propracovaná, a používané materiály natolik spolehlivé a trvanlivé, že firmy instalující strukturované kabelážní systémy jsou ochotny poskytovat na ně velmi dlouhé záruky - dnes standardně 15 let!

I tento údaj názorně dokládá celkovou filosofii strukturované kabeláže - jestliže se na něco dává záruka 15 let, pak se očekává, že to nejméně oněch 15 let vydrží. Jak dlouho vydrží dnes používané počítače, rozbočovače, směrovače, přepínače a další aktivní prvky?

Topologie strukturované kabeláže

Pro správné pochopení podstaty strukturované kabeláže je dobré si uvědomit, že jde jen o ryze pasivní rozvody. Součástí strukturované kabeláže nejsou ani koncové uzly (typicky uživatelské pracovní stanice), ani nejrůznější servery či aktivní síťové prvky typu rozbočovačů, mostů a směrovačů.

Dále je vhodné si uvědomit, že celková topologie systémů strukturované kabeláže zřejmě je inspirována filosofií Ethernetu a tzv. zborcené páteře (collapsed backbone), ale na druhé straně je natolik univerzální, a může být použita i pro jiné sítě (např. na bázi ATM, FDDI) a jejich kombinace.

Obrázek 1.
Příklad ukazuje obrázek: topologie strukturované kabeláže je v zásadě stromovitá. V nejnižších „patrech" jsou použity rozvody na bázi kroucené dvoulinky, a tudíž omezené svým dosahem na 100 metrů. Tyto rozvody jakoby „sbírají" koncové přípojky ve svém dosahu, a „slučují" je do větších celků (v případě klasického Ethernetu běžným rozbočovačem). Z rozvodných míst nejnižší úrovně pak vedou další spoje směrem „nahoru" (tzv. uplinky, typicky z optických vláken) do propojovacích míst vyšších úrovní - zde může být i několik „pater", a v každém z nich se mohou jednotlivé „celky" nižších úrovní slučovat či navzájem propojovat - ať již prostřednictvím mostů, směrovačů, tzv. switchů apod. Vše je přitom záměrně univerzální, tak aby jednotlivá propojovací místa (realizovaná typizovanými rozvodnými skříněmi) bylo možné osadit podle konkrétních potřeb různými aktivním prvky, a vytvořit tak téměř libovolnou logickou topologii počítačové sítě.