Tuesday 17 August 2010

DO IT: Ethernet Καλωδίωση



 

Ethernet Καλωδίωση

Καλωδιώστε χωρίς να πονοκεφαλιάσατε

Φυσικά όπως μπορείτε να φανταστείτε αυτό ακριβώς έπαθε ο συγγραφέας αυτού του άρθρου όταν προσπάθησε να καλωδιώσει ένα ολόκληρο κτίριο από το μηδέν! Και πιστέψτε με όταν μιλαμέ για μεγάλο χώρο, πολλούς ορόφους και απαιτητικούς χρήστες τότε θα πρέπει να γίνουν όλα σωστά από την αρχή διαφορετικά σας περιμένει πολύ ιδρώτας. Είναι πολύ εύκολο ένα πολύ μικρό λάθος να επαναληφθεί σε κάθε συνδεσμολογία λόγω άγνοιας ή παρα-πληροφόρησης και να τρέχει κάποιος από όροφο σε όροφο προσπαθώντας να το διορθώσει!

Αν είμασταν όλοι μαζί τώρα σε μια μικρή αίθουσα σίγουρα δεν θα μπορούσα να πω λέξη παραπέρα καθώς θα ακούγονταν πολλοί από εσάς να φωνάζουν τη λέξη «ασύρματο». Λυπάμαι που θα σας απογοητεύσω αλλά αν δεν υπάρχει απόλυτη ανάγκη για ασύρματη τεχνολογία όπως για παράδειγμα στα κινητά τηλέφωνα (που δεν είναι πραγματικά απόλυτη αλλά έτσι έχει θεσπιστεί) τότε δεν υπάρχει κανένας λόγος να επιβαρύνουμε την υγεία μας με πρόσθετη ακτινοβολία μέσα στο ίδιο μας το σπίτι ή στη δουλειά, χώρους δηλαδή που ξοδεύουμε τις περισσότερες ώρες της ζωής μας. Δυστυχώς ή ευτυχώς δεν θα γυρίσει κανείς να δείξει οποιαδήποτε εταιρία παράγει ασύρματα προιόντα πως «να αυτός είναι ο δολοφόνος, αυτός προκάλεσε τον καρκίνο, βάλτε τον φυλακή» γιατί πολύ απλά είναι πολύ δύσκολο να αποδειχθεί!

Δεύτερον γνωρίζω πως για μερικούς από εσάς ίσως η ενασχόληση με καλώδια, βύσματα, πρόκες κτλ. να μην σας ενθουσιάζει αλλά για να το πω διαφορετικά, και συγνώμη για όλες τις κυρίες που διαβάζουν αυτό το άρθρο, είναι πιο αντρικό να στήσει κάποιος ένα σταθερό, αξιόπιστο και γρήγορο ενσύρματο δίκτυο παρά να αρκείται σε ασύρματη τεχνολογία που μερικές φορές βρίσκει σε πολύ ειδικά σημεία του σπιτιού αφού απλά «κλέβει» από τον γείτονα..

Οτιδήποτε διαβάζετε στα πακέτα τσιγάρων ισχύει επίσης αν απλά αντικαταστήσετε τη φράση «το τσιγάρο» με τη φράση «η ασύρματη τεχνολογία»

ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ

Μια πρώτη απαραιτήτως σωστή εκτίμηση που πρέπει να κάνετε πριν αγοράσετε οτιδήποτε είναι οι διαδρομές που θα ακολουθήσουν τα καλώδια.

Καλύτερα να κρατάτε ένα μέτρο που μάλλον ήδη διαθέτετε και αρχίστε να προσθέτετε μέτρα για όλες τις παρακάμψεις που θα γίνουν. Για παράδειγμα αν το καλώδιο βρίσκεται κοντά στο πάτωμα θα πρέπει να ακολουθηθεί διαδρομή περιμετρικά της πόρτας. Εδώ θα εισάγω εμβόλιμα και μια φιλική συμβουλή. ΠΟΤΕ μην σχεδιάσετε τις διαδρομές των καλωδίων χωρίς να συμβουλευτείτε τους υπόλοιπους που χρησιμοποιούν τον ίδιο χώρο. Μπορεί το πρακτικό κομμάτι να είναι το πλέον βασικό αλλά και η αισθητική του χώρου παίζει εξίσου σημαντικό ρόλο. Σίγουρα δεν θα θέλατε να σας καταράσσονται σε καθημερινή βάση επειδή οι υπόλοιποι απλά δεν αντέχουν να βλέπουν καλώδια. Αν πρόκειται να βάψετε το χώρο σε σύντομο χρονικό διάστημα τότε εύκολα τα καλώδια θα «κρυφτούν» έχοντας ίδιο χρώμα μπογιάς με τους τοίχους. Αν όμως ακόμα και αυτό δεν είναι αρκετό για να διατηρήσει την αισθητική του χώρου ίσως χρειαστείτε κανάλια καλωδίων που τοποθετούνται διακριτικές στις ακμές των τοίχων, με το επιπλέον κόστος που συνεπάγεται κάτι τέτοιο!

Φυσικά μετά το μέτρημα στις δύο άκρες των καλωδίων να υπολογίσετε και τα μπόσικα που χρειάζονται για να τοποθετηθεί μια συσκευή σε οποιοδήποτε σημείο του δωματίου χωρίς πρόβλημα. Αφού λοιπόν έχετε υπολογίσει τα διάφορα μήκη θα πρέπει να ζυγοσταθμίσετε το κόστος έναντι της ευκολίας εγκατάστασης. Αν χρειαστείτε το πολύ 20 μέτρα καλώδιο και δεν χρειαστείτε περισσότερα από 2-3 καλώδια τότε ναι αγοράστε ένα προκατασκευασμένο καλώδιο που θα σας βγάλει από το κόπο (αλλά και τη δημιουργική χαρά) να φτιάξετε τα δικά σας βύσματα. Διαφορετικά προμηθευτείτε χύμα καλώδιο που πουλιέται με το μέτρο ώστε να αρχίσουμε να κόβουμε να ράβουμε και να δημιουργούμε.

ΚΑΛΩΔΙΑ

Ένα καλώδιο μα τί καλώδιο? Η εγκατάσταση που θα κάνετε σίγουρα θα θέλετε να έχει διάρκεια πολλών ετών. Οπότε ένα καλώδιο υψηλής ποιότητας με προδιαγραφές για μεγάλες ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων είναι για σας μονόδρομος. Καιρός να ρίξουμε μια ματιά σε αυτά που γράφονται πάνω στο καλώδιο όπου σπάνια δίνει κανείς σημασία.

Αν παρατηρήσουμε λοιπόν ένα ethernet καλώδιο θα δούμε πως ανά τακτά διαστήματα περίπου ενός μέτρου αναγράφονται τα στοιχεία του. Σε κάποιο σημείο αναφέρεται η λέξη CAT που σημαίνει category. Για Gigabit Ethernet (GbE) χρειαζόμαστε καλώδιο τουλάχιστον κατηγορίας 5e και αν μιλάμε για αρκετά μεγάλες αποστάσεις άνω των 40 μέτρων τότε καλύτερα να προτιμήσουμε ένα καλώδιο κατηγορίας 6 που διαθέτει καλύτερη μόνωση (εικόνα 1).

Ως εργαλεία θα χρειαστούμε ένα εργαλείο ακροδεκτών (crimper), ένα κοφτάκι και ένα σφυράκι. Ενώ ως υλικά θα χρειαστούμε αρκετά (για περιθώρια λάθους!) βύσματα για ethernet καλώδια (RJ-45 connectors) και αρκετά καρφιά «ρόκα» για τη στήριξη των καλωδίων κατα μήκος του τοίχου. Όλα αυτά φαίνονται στην εικόνα 2.

Προσεκτικές και σίγουρες κινήσεις κατά την καλωδίωση. Σε περίπτωση λάθους πατώντας ctrl-z δεν θα συμβεί τίποτα!

ΜΕΓΑΛΗ ΠΡΟΣΟΧΗ! Μπορείτε να αρχίσετε να καρφώνετε τα καλώδια στο τοίχο και αφού τα στερεώσετε να φτιάξετε τα βύσματα και να συνδέσετε υπολογιστή με router ή switch κτλ. ΜΗΝ ΤΟ ΚΑΝΕΤΕ! Ποτέ δεν μπορείτε να είστε 100% σίγουρος για το αν το καλώδιο θα λειτουργήσει οπότε καλύτερα να το δοκιμάσετε πριν αρχίσετε το κάρφωμα! Η αντίθετη περίπτωση συνεπάγεται ... πολλούς πονοκεφάλους όπως αναφέραμε και στην αρχή.

Καλύτερο είναι να αγοράσετε ένα εργαλείο ακροδεκτών κατάλληλο τόσο για RJ-45 όσο και για RJ-11 (το τυπικό καλώδιο τηλεφώνου) μιας και μπορεί να καταπιαστείτε και με τηλεφωνικά καλώδια κάποια στιγμή.

Όπως φαίνεται και στην εικόνα 2 το εργαλείο ακροδεκτών έχει ενσωματωμένη μια λεπίδα με την οποία μπορείτε να κόψετε το εξωτερικό περίβλημα του καλωδίου για να εκθέσετε τα καλωδιάκια. Όντως είναι πιο εύκολο να κόψετε το περίβλημα με αυτή τη λεπίδα παρά με ένα οποιοδήποτε κοφτάκι. Εδώ θέλει πολύ προσοχή διότι θέλουμε να κόψουμε το περίβλημα και μόνο. Ίσως είναι καλύτερα να αρχίσουμε να το κόβουμε και μόλις πίασει λίγο στην επιφάνεια να το τραβήξουμε για να κοπεί τελείως. Το παίδεμα αυτό γίνεται για να μην γρατσουνίσουμε το περίβλημα από τα καλωδιάκια εσωτερικά. Αν συμβεί αυτό, ένα βραχυκύκλωμα μεταξύ τους τώρα (ή στο μέλλον με κάποιο τράβηγμα) και είναι πολύ πιθανό να έχουμε χάσει το παιχνίδι εξ αρχής! Αν αναρωτιέστε τώρα πόσο μακρύ να είναι το κόψιμο.. περίπου 4-5 εκατοστά είναι ένα λογικό κόψιμο. Αν αυτό σας φαίνεται πολύ, υπομονή και θα καταλάβετε σε λίγο το γιατί.



ΕΝΔΟΤΕΡΑ

Επόμενο βήμα είναι πως θα αντιστοιχήσουμε τα καλωδιάκια μέσα στον connector. Εδώ είναι που μπαίνουμε στα πιο βαθιά σημεία της τεχνολογίας με τις συμβάσεις να περιπλέκουν ακόμα περισσότερο τα πράγματα. Αντί να αναφερθούμε όμως πρώτα σε χρωματάκια και αριθμούς καλύτερα είναι να πούμε τη θέλουμε να κάνουμε. Η τεχνολογία για την ethernet επικοινωνία έχει 8 pins που σίγουρα δεν μπορούμε να αλλάξουμε τη σειρά τους μέσα στην υποδοχή. Η σημασία αυτών φαίνεται στην εικόνα 3.

Όπως βλέπουμε τα pins 1 και 2 είναι τα καλώδια συν(+) και πλην(-) για το Αποστολή δεδομένων (Transmit) ενώ τα pins 3 και 6 είναι τα καλώδια συν(+) και πλήν(-) για τη Λήψη δεδομένων (Receive). Τα υπόλοιπα 4 καλωδιάκια είναι reserved. Δηλαδή δεν χρησιμοποιούνται ακόμα.. Ναι όντως μόλις πληρώσατε διπλάσια ποσότητα χαλκινου σύρματος από όση χρειάζεστε!! Κάποιοι έχουν προχωρήσει σε υλοποιήσεις όπως το να εκμεταλλευτούν τα επιπλέον καλωδιάκια για τη μεταφορά του τηλεφωνικού σήματος ώστε να αποφύγουν επιπλέον καλωδιώσεις.

Δεν θα ενεπλακούμε σε τέτοιες λύσεις. Θα μείνουμε πιστοί στις προδιαγραφές μιας αφού είναι πιθανό στο άμεσο μέλλον να προστεθούν δυνατότητες στις κάρτες δικτύου που να εκμεταλλεύονται τα υπόλοιπα 4 καλωδιάκια. Δεν θα θέλαμε να μείνουμε πίσω στις εξελίξεις!

Με λίγα λόγια χωρίς καν να αναφερθούμε σε χρωματικούς κώδικες μπορούμε απλά να συνδέσουμε το transmit με το receive αφού θέλω όταν εγώ στέλνω ο άλλος να με λαμβάνει και το receive με το transmit αφου θέλω να λαμβάνω αυτά που στέλνει ο άλλος και τελικώς συνδέω τα reserved στα εναπομείναντα pins. Αλλά αρκεί να συνδέσετε τα καλώδια σωστά ένα προς ένα? Αν παρατηρήσετε καλύτερα θα δείτε πως τόσο το transmit όσο και το receive είναι σε ζευγάρια χρωμάτων, εδώ πράσινο-άσπρο πράνικο & πορτοκαλί-άσπρο πορτοκαλί. Τυχαίο? Δε νομίζω!!

Τα ζεύγη των καλωδίων είναι συστρεμένα μεταξύ τους για έναν πολύ συγκέκριμένο λόγο. Διότι δεν αρκεί να φανταστούμε τα καλώδια ως φορείς του σήματος θα πρέπει να αναλογιστούμε πως απο εκεί μέσα διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα μικρής έντασης και το οποίο εναλλάσσεται σε πολύ μεγάλες συχνότητες της τάξης των εκατοντάδων
MHz. Οπότε φαινόμενα όπως επαγωγικά ρεύματα κάνουν την παρουσία τους τα οποία θα πρέπει να εξαλείψουμε. Αρκετά παλιότερα για την εγκατάσταση δικτύου ethernet χρησιμοποιούνταν ομοαξονικά καλώδια. Η ανάγκη αυτή είναι πλέον παρωχημένη διότι μπορούμε με μια απλή συστροφή των καλωδίων να πετύχουμε σχεδόν το ίδιο αποτέλεσμα. Εφαρμόστε λοιπον τον παραπάνω κανόνα με οποιοδήποτε χρωματικό κώδικα χρησιμοποιήσετε.



STRAIGHT ή CROSSOVER?

Πρέπει να είναι πραγματική φάρσα το γεγονός ότι επίσημα θεσπίστηκαν δύο διαφορετικές συνδεσμολογίες για το ίδιο ακριβώς πράγμα. Όπως βλέπετε και στην εικόνα 3, όταν συνδέουμε ένα pc με ένα hub ακολουθούμε την straight συνδεσμολογία αλλά όταν συνδέουμε ένα pc απευθείας με ένα δεύτερο pc τότε ακολουθούμε την crossover συνδεσμολογία. Η αμέσως λογική ερώτηση είναι: Δηλαδή απλά το hub αντιστρέφει εσωτερικά το transmit με το receive μόνο και μόνο για να διευκολύνει αυτόν που αντιστοιχεί τα καλωδιάκια? Θα αποφύγω να το χαρακτηρίσω. Διότι αν ένα hub είχε την ίδια αντιστοίχηση στα pins με ένα pc τότε όλοι θα χρησιμοποιούσαν την crossover συνδεσμολογία και όλοι θα συνεννοούνταν χωρίς δεύτερη σκέψη.

Αν θέλουμε να μεταβούμε από την straight συνδεσμολογία στην cross ή αντίστροφα θα πρέπει να κόψουμε το βύσμα, να το πετάξουμε και να φτιάξουμε ένα νέο από την αρχή...

Επιπλέον τι γίνεται όταν συνδέουμε ένα hub με ένα δεύτερο hub? Αν βάλετε τα pins κάτω σε ένα χαρτί και προσπαθήσετε να φτιάξετε το διάγραμμα της εικόνας 3 έχοντας δύο hub αντικριστά θα διαπιστώσετε πως χρειαζόμαστε την crossover συνδεσμολογία. Δυστυχώς αυτή είναι η σύμβαση, αυτή και η πραγματικότητα.. και όλοι θα πρέπει να ζήσουμε με αυτή!

Επομένως πάμε πλέον να μιλήσουμε με την γλώσσα των dummies, να ακολουθήσουμε τους επίσημους χρωματικούς κώδικες και να είναι και το δικό μας καλώδιο αντάξιο ενός εργοστασιακού καλωδίου. Γυρνώντας πάλι στα στοιχεία που αναγράφονται πάνω στα προκατασκευασμένα καλώδια θα δούμε το standard TIA 568A (αυτό της εικόνας 3) ή το ΤΙΑ 568Β [http://www.duxcw.com/faq/network/diff568ab.htm]. Όποιο και αν ακολουθήσετε δεν έχει ιδιαίτερη σημασία αρκεί να ακολουθήσετε το ίδιο σε όλες τις συνδεσμολογίες σας. Ξετυλίγουμε λοιπόν τα συστρεμένα καλωδιάκια και προσπαθούμε να τα λυγίσουμε και να τα πιέσουμε με τα δάκτυλά μας ώστε να έρθουν παράλληλα το ένα δίπλα στο άλλο σύμφωνα με το πρότυπο που ακολουθούμε. Έπειτα με το κοφτάκι τα κόβουμε απολύτως
κάθετα. ΔΕΝ πρέπει όπως τα κρατάμε παράλληλα να βλέπουμε κάποιο καλωδιάκι να προεξέχει έναντι κάποιου άλλου.

Εισάγουμε τα καλώδια μέσα στο βύσμα πάντοτε κοιτώντας την πλευρά με τα pins, την απέναντι πλευρά δηλαδή από το κλιπσάκι. Κοιτάξτε για να είστε σίγουροι ότι τα καλώδια μπήκαν με τη σειρά που πρέπει και ότι «τερμάτισαν» κατάφεραν δηλαδή να φτάσουν βαθιά μέσα στο βύσμα. Αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό, διότι αν παρατηρήσετε από κοντά θα δείτε κάποια δοντάκια που υπάρχουν κάτω από τα pins τα οποία θα καρφωθούν μέσα σε κάθε καλωδιάκι, και τα οποία βρίσκονται στο τέρμα του βύσματος που δέχεται τα καλωδιάκια.

Ωραία το καταλάβαμε και αυτό!

Επειδή όμως τραβήγματα και λοιπά ατυχήματα συμβαίνουν με τα καλώδια μια επιπλέον ασφάλεια για τη συγκράτηση του καλωδίου υπάρχει στην αρχή του βύσματος. Αυτή η αρχή πρέπει να «πέσει» πάνω στο περίβλημα του καλωδίου ώστε να σφίξει σωστά και να συγκρατήσει το καλώδιο σε διάφορα τραβήγματα.

Αρα εν τέλει τα καλωδιάκια που κόβουμε με το κοφτάκι δεν πρέπει να είναι τόσο μικρά ώστε να μην χωράνε να φτάσουν βαθιά μέσα στο βύσμα αλλά ούτε και να είναι τόσο μεγάλα ώστε η ασφάλεια για τραβήγματα να μην βρεθεί να σφίξει με περίβλημα του καλωδίου.

Μην τσιγγουνευτείτε την καλωδίωση που θα κάνετε. Είναι πολύ πιθανό να περάσουν ολόκληρες δεκαετίες πριν χρειαστείτε νε πετάξετε εξ' ολοκλήρου ένα δίκτυο χαλκού με προδιαγραφές για gigabit ethernet

ΑΣ ΞΕΔΩΣΟΥΜΕ

Πλέον μετά από τόση λεπτοδουλειά είμαστε έτοιμοι για λίγη βία! Φέρνουμε το crimper, εισάγουμε το βύσμα μαζί με τα περασμένα καλωδιάκια μέσα σε αυτό και σφίγγουμε με όλη μας τη δύναμη ώστε να φτιάξουμε το τελικό βύσμα μας!!

Η μία άκρη του καλωδίου είναι έτοιμη. Κάνουμε το ίδιο με την άλλη άκρη προσέχωντας πάντα αν θέλουμε straight ή crossover συνδεσμολογία και ελέγχουμε αν το καλώδιο λειτουργεί συνδέοντας υπολογιστές hubs routers κτλ.

Αν όλα είναι οκ τότε και μόνο τότε αρχίζουμε ένα άλλο βίαιο σπορ, το κάρφωμα της ρόκας στον τοίχο! Οι μόνες συμβουλές εδώ είναι να αποφύγετε να περάσετε το καλώδιο κοντά από μετασχηματιστές ή άλλες συσκευές ηλεκτρομαγνητικής δραστηριότητας διότι ο ηλεκτρονικός θόρυβος και μόνο μπορεί να μην επιτρέπει την επικοινωνία μεταξύ των υπολογιστών ή να την υποβιβαβάζει σε χαμηλότερες ταχύτητες συγχρονισμού. Ούτε το ένα ούτε το άλλο μας κάνει!

Αν ακολουθήσατε όλα τα παραπάνω τότε έχετε ένα δίκτυο έτοιμο για Gigabit Ethernet ταχύτητες! Δεν νιώθετε έστω και λίγο περήφανοι που το καταφέρατε όλο αυτό μόνοι σας?
Επιμέλεια: Γιώργος Πληγορόπουλος
 

Applied Ideas Copyright © 2010
George Pligor - Stergios