Repeater

Natáhnout odněkud někam kabel nemusí být nijak těžké. Pokud ale potřebujete vybudovat kabelový rozvod pro lokální počítačovou síť typu Ethernet a rozhodnete se tak učinit pomocí koaxiálního kabelu, budou vám v cestě stát některá významná omezení, vyplývající jednak z fyzikálních vlastností samotného kabelu a jednak ze způsobu komunikace v ethernetovských sítích.

O tom, že v sítích typu Ethernet lze používat různé druhy kabelů, jsme se již několikrát zmínili v dřívějších vydáních této rubriky. Již dříve jsme si také uvedli, že pro různé druhy kabeláže byly vypracovány samostatné standardy (resp. doplňky standardů), a to organizací IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). V současné době jsou nejvýznamnější standardy 10Base-T (pro tzv. kroucenou dvoulinku) a 10Base-5 (pro tzv. tenký koaxiální kabel), zatímco původní standard pro tzv. tlustý koaxiální kabel (označovaný také jako 10Base-5) postupně ztrácí na své aktuálnosti, protože se používá čím dál tím méně. Není ostatně divu - tzv. tlustý koaxiální kabel má sice větší dosah, ale je o hodně dražší než kabel tenký a dosti špatně se instaluje, protože je velmi tuhý a těžko ohebný (jeho dovolený poloměr ohybu je 25 cm).

Principiálně nejjednodušší je situace u kroucené dvoulinky - ta umožňuje vytvářet pouze dvoubodové spoje, které tudíž mohou vést jen mezi koncovým uzlem a přípojným místem nejbližšího rozbočovače (hub-u, viz minulý příspěvek této rubriky). Navíc maximální vzdálenost je cca 100 metrů.

Oba druhy koaxiálních kabelů však umožňují vytvářet mnohobodová spojení, tj. mohou na ně být připojeny více než dva uzly. Nemůže jich ovšem být libovolně mnoho, ale nejvýše 100 (na jeden segment tlustého koaxiálního kabelu), resp. 30 (v případě tenkého kabelu). Dalším omezením je i minimální odstup mezi dvěma sousedními uzly, který činí 2,5 metru u tlustého kabelu a 0,5 metru u tenkého kabelu. Největším omezením však bývá maximální délka souvislého segmentu kabelu, a to 500 metrů u tlustého a 200 metrů (přesněji 185) u tenkého kabelu.

Jak se ale zachovat v případě, když se dostanete do konfliktu s těmito omezeními? Minimální odstup mezi dvěma uzly asi nebude větším problémem, ale co když potřebujete připojit víc než povolený maximální počet uzlů? Nebo - a to je zřejmě nejčastější případ - potřebujete překlenout větší vzdálenost než maximálních 500, resp. 200 metrů?

Možných řešení tohoto problému existuje více. Všechna předpokládají použití dvou (či více) souvislých segmentů kabelu, mezi které se vloží jako propojující článek zvláštní "krabička". Rozdíl mezi jednotlivými řešeními je pak v tom, jak tato "krabička" funguje.

Dnes se podrobněji zastavíme u jednoho z možných řešení, které předpokládá, že příslušná "krabička" funguje jako digitální zesilovač, a označuje se jako repeater (česky: opakovač).

Jedním z hlavních důvodů, proč musí být maximální délka souvislého kabelu omezena, je skutečnost, že šíří-li se kabelem signál, dochází k jeho útlumu (tj. k zeslabení). Má-li být signál dopravován na větší vzdálenosti, musí být po cestě vhodně zesílen. Právě toto je hlavní úkol opakovače. Při troše dobré vůle si lze představit, že vše, co toto zařízení "zaslechne" (na jednom segmentu kabelu), zase ihned "zopakuje" (do druhého, resp. do všech ostatních segmentů) - odsud také jeho název. Další významnou funkcí opakovače je i dohled nad "čistotou" digitálního signálu. Při přenosu kabelem totiž kromě útlumu dochází i k různým deformacím a zkreslením signálu, a ty má opakovač za úkol kompenzovat (a přijímaný signál před jeho opětovným odesláním vhodně vytvarovat).

Podstatné je ovšem to, že opakovač funguje v reálném čase a je vlastně plně "průchozí". Nemá žádnou paměť a vše, co z jedné strany přijme, zase ihned vyšle, a to všemi ostatními směry, které pro něj existují. Díky tomu se také nemusí zajímat o to, co vlastně skrz něj prochází. A právě tím se opakovač odlišuje od jiných druhů "krabiček", které se již snaží interpretovat to, co z různých stran "slyší", a na základě toho se pak dokáží rozhodnout, co mají propustit, a co nikoli.

Způsob fungování opakovače je tedy analogický k funkci rozbočovače (hub-u), kterým jsme se zabývali v minulém vydání této rubriky. Tomu odpovídá i konstrukční provedení opakovačů - ty nejjednodušší sice umožňují propojit mezi sebou právě a pouze dva segmenty koaxiálního kabelu, ale tzv. vícevstupové opakovače (multiport repeaters) nabízí více připojných míst, z nichž ke každému lze připojit jeden kabelový segment.

Použití opakovačů v lokálních sítích typu Ethernet však má i jedno důležité omezení: mezi žádnými dvěma uzly nesmí být více než dva opakovače. Důvodem je přístupová metoda (CSMA/CD, viz CW 33/93), založená na možnosti detektovat kolize a na předpokladu, že kolizi dokáží rozpoznat všechny uzly. Použití opakovačů totiž vnáší nezanedbatelné zpoždění do celkové doby, kterou signálu trvá, než urazí cestu z jednoho konce sítě na druhý. Pokud by tato doba přesáhla určitou hranici, mohlo by dojít k velmi zajímavé, ale bohužel velmi nežádoucí situaci: kolize by byla detektovatelná jen v části sítě, a nikoli v celé síti (například jen "uprostřed", a nikoli "na koncích").

Podmínka, že mezi žádnými dvěma uzly nesmí být více než dva opakovače (spolu s maximální délkou souvislého segmentu kabelu), zajišťuje takovou dobu šíření signálu, která právě naznačenou situaci vylučuje. Znamená ovšem tato podmínka současně i to, že v žádné ethernetovské síti nesmí být více než dva opakovače?

Odpověď je naštěstí záporná. Jedním důvodem je skutečnost, že toto omezení platí jen do nejbližší "krabičky", která funguje jiným způsobem než jako opakovač (jak, o tom bude řeč příště). I bez této jiné "krabičky" však lze najít takovou topologii sítě, ve které může být opakovačů více, ale zásada maximálně dvou opakovačů mezi libovolnými dvěma uzly bude dodržena - řešením je nám již dobře známá sběrnicová topologie, v jejímž rámci se jednotlivé segmenty kabelů připojují přes opakovače na společný páteřní segment.