Historia sieci komputerowych sięga początków lat siedemdziesiątych ubiegłego stulecia. Pierwsza sieć komputerowa powstała w 1969r. Początkowo miała być to sieć wykorzystywana wyłącznie dla potrzeb Departamentu Obrony USA. Pod nazwą ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) połączone zostały cztery komputery, których zadaniem było umożliwienie sprawnej komunikacji w skrajnie trudnych warunkach (na wypadek np. wojny atomowej). W kolejnych latach sieć rozrastała się osiągając rozmiar ponad dwustu stanowisk na początku roku 1980. Następnym etapem rozwoju było wydzielenie się z ARPANET’u sieci wojskowej pod nazwą MILNET. Połączenie międzysieciowe umożliwiające dalszą wymianę informacji nazwano DARPA Internet, w następnych latach nazwa została skrócona do ogólnie już dzisiaj znanego Internet. Krokiem milowym w rozwoju sieci komputerowych był rok 1989 i zaprezentowanie oprogramowania pozwalającego na współdzielenie i przeglądanie dokumentów, które mogą zawierać hiperłącza w bardzo prosty sposób. I tak w roku 1992 powstał projekt World Wide Web czyli popularne WWW. Owocem jego prac był takie narzędzia jak na przykład przeglądarka internetowa obsługiwana przez mysz dziś znana pod komercyjną nazwą Nescape Navigator. Tak właśnie narodził się „INTERNET”. Obecnie z powodzeniem można powiedzieć, że dostęp do Internetu jest nieograniczony i możliwy praktycznie z każdego miejsca na Ziemi, a ilość technologii wykorzystywanych do tego celu rośnie w niesamowitym tempie. Szacuje się że w chwili obecnej regularnie korzysta z Internetu około 300mln ludzi na całym świecie.
Praktycznie każda inwestycja budowlana realizowana obecnie uwzględnia realizację sieci komputerowej, oczywiście skala skomplikowania i rozległości zależy od typu budynku (biurowiec, kompleks budynków akademicko-naukowych, hala produkcyjna, budynek mieszkalny). Dla bardziej złożonych systemów zaleca się budowanie sieci w oparciu o systemy okablowania strukturalnego. Koncepcja takiego systemu powstała wychodząc naprzeciw potrzebie ustandardyzowania rozwiązań sieciowych rożnych producentów. Wynikało to z faktu, iż każdy producent sprzętu komputerowego stosował własne rozwiązania dedykowane jedynie dla jego produktów. Uniemożliwiało to integrację systemów różnych producentów. Idea okablowania strukturalnego polega na przeprowadzeniu tras sieci kablowej tak, aby był możliwy dostęp do sieci komputerowej i usług telefonicznych z każdego punktu. Tak postawione wymagania narzucają uwzględnienie elastyczności sieci pod względem rekonfiguracji lub rozbudowy już na etapie projektowania. Najogólniej mówiąc należy umieszczać punkty abonenckie w regularnych odstępach (np. jeden podwójny punkt na każde 10m2 powierzchni biurowej) nawet jeżeli w chwili instalacji nie ma takiej potrzeby. Kolejnym fundamentalnym pytaniem na które należy odpowiedzieć jest jakie docelowo (w całym okresie korzystania z systemu teleinformatycznego opartego na rozważanym systemie kablowym) wymagania transmisyjne okablowanie będzie musiało spełniać. Biorąc pod uwagę szybkość rozwoju przepustowości sieci na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat (zwiększenie prędkości transmisji o rząd wielkości co ok. 5-7lat) oraz przewidywany czas eksploatacji okablowania przyjmowany na 10 do 15 lat prawidłowo zaprojektowany system powinien znacznie wyprzedzać bieżące wymagania.
Rys.1 Wzrost przepustowości sieci
Aktualnie systemy okablowania strukturalnego oparte są o dwa główne media transmisyjne, są to kable teleinformatyczne typu skrętka oraz kable światłowodowe; pojawia się także coraz więcej systemów opartych na łączach bezprzewodowych Wi-Fi. Z uwagi na spadające ceny optycznych systemów transmisji i samych światłowodów widoczna jest tendencja coraz
głębszej ich penetracji, przykładem mogą być tu rozwiązania Fiber To The Desk. Jednak znakomita większość instalacji oparta jest o tradycyjne kable miedziane.
Popularna skrętka, jako łącze symetryczne, składa się z par przewodów skręconych ze sobą ze zmiennym skokiem zwykle 6-10cm (splot norweski). Zabieg skręcania ma za zadanie zmniejszenie powierzchni pętli utworzonej przez obwód co zapewnia zwiększenie odporności na zakłócenia elektromagnetyczne. Przydatność do przesyłania sygnałów cyfrowych dla kabli teleinformatycznych określają kategorie. Na chwilę obecną najwyższą w pełni usystematyzowaną przez komitety normalizacyjne kategorią jest kategoria 6, która określa parametry transmisyjne do 250 MHz. Kolejna kategoria, czyli 7, nad którą obecnie są prowadzone prace, ma wykorzystywać pasmo do 600 MHz.
Problemy transmisji, których źródłem jest część pasywna systemu, spowodowane są najczęściej niską jakością użytych komponentów, niewłaściwą instalacją bądź niewłaściwym zaprojektowaniu sieci. Pierwszym i zasadniczym parametrem ograniczającym zasięg sieci opartych na skrętce jest opóźnienie propagacji. W wielu rozwiązaniach takich jak na przykład CSMA/CD określona jest maksymalna wartość opóźnienia sygnału, która gwarantuje poprawną komunikację. Dla typowego kabla kategorii 5e UTP prędkość propagacji to około 5ns/m, więc na odcinku 100m daje to w przybliżeniu ok. 500ns. Według TIA/EIA-568 maksymalne dopuszczalne opóźnienie dla kategorii 5e określono na poziomie 548ns. Jeżeli pojawiają się problemy podczas pomiarów z tym parametrem jedyną przyczyną może być zbyt długi odcinek kabla.
Rys. 2 Opóźnienie propagacji i tłumienność sygnału
Parametrem ściśle związanym z opóźnieniem jest rozrzut opóźnień (z ang. DELAY SKEW). Parametr ten wynika z budowy kabla, gdyż każda para przewodów skręcona jest z innym skokiem, co powoduję iż mają one nieco inną długość. Szczególnie dużą rolę odgrywa ten parametr przy technologiach wykorzystujących do transmisji wszystkie cztery pary – Gigabit Ethernet. Dopuszczalna różnica pomiędzy „najszybszą” a „najwolnieszą” parą to 50ns na odcinku 100m. Jeżeli pomiary wykazują niebezpiecznie wysoki rozrzut i mamy do czynienia z aplikacjami korzystającymi z 2 par (10Base-T) system powinien nadal działać, niestety w przypadku sieci korzystających z 4 par przekroczenie dopuszczalnego progu najczęściej jest źródłem zerwania transmisji.
Rys. 3 Rozrzut opóźnień
Sygnał elektryczny przesłany na określoną odległość po kablu miedzianym traci część energii. Tłumienność to parametr określający straty energii sygnału po przebyciu konkretnego odcinka. Wartość tłumienia rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości i odległości. Zależy ona także od typu budowy (przewodnik lity lub typu linka), właściwości mariałowych i geometrycznych przewodnika – czym mniejsza średnica przewodnika tym większa jego tłumienność. Należy również zaznaczyć, iż tłumienie nie ma wpływu na kształt przebiegu, jedynie na jego amplitudę. Problemy z tym parametrem mogą być spowodowane przez zastosowanie zbyt długiego odcinka kabla, bardzo duże znaczenie ma też poprawność zaciśnięcia gniazd lub wtyków, mechaniczne obciążenie przewodnika (naciągnięcie, zgniecenie, deformacja) oraz temperatura pracy.
Przedstawione w artykule parametry i ich wpływ na transmisję sygnału są to podstawowe i najprostsze z punktu widzenia interpretacji zjawiska. Należy pamiętać, iż dominujący wpływ na jakość toru transmisyjnego oprócz użytych materiałów ma sprawność użytych narzędzi oraz kultura pracy instalatorów.
Kolejne parametry, takie jak przesłuch zbliżny (NEXT), przesłuch zdalny (FEXT), PSUM, ACR wynikają głównie z budowy kabla. Są nieco bardziej skomplikowane z punktu widzenia teorii pola elektromagnetycznego i zostaną przybliżone przy następnej okazji.
