Profesionální domácí síť

Mnoho uživatelů dává od síťových kabelů ruce pryč -považují jejich rozvody za komplikované, bojí se viditelných kabelů v obytných místnostech a nepovažují ethernetovou síť za dostatečně flexibilní. Na druhou stranu, těžko bychom našli jednodušší způsob připojení zařízení k lokální síti a internetu - prostě jen zasunete kabel do jeho síťového rozhraní a je hotovo. Navíc existuje celá řada možností, jak rozvést domácí kabelovou síť prakticky nepozorovaně a bez stavebních úprav. V neposlední řadě pak nabízí ethernetová síť mnoho možností, jak zlepšit síťové připojení všech vašich zařízení. U těch, u kterých je to možné, prostě použijete síťový kabel. Stejně tak vám ale ethernetové rozvody pomohou dostat kvalitní signál Wi-Fi sítě tam, kde je třeba. Typicky připojením access pointu či jiného síťového zařízení s Wi-Fi adaptérem.

Abychom si představili více dostupných možností, navrhli jsme síťovou infrastrukturu pro hypotetický dům, ve kterém jsme alespoň jednou použili každé z řešení dostupných pro běžné domácí uživatele. Popišme si stručně dispozice našeho domu. Na chodbě v přízemí se v blízkosti DSL přípojky nachází router. Vedle na stejném podlaží je pracovna, ve které budeme potřebovat propojit počítač s NAS serverem 10Gb ethernetovou přípojkou a obě zařízení pak gigabitovým Ethernetem připojit k routeru. Celkem daleko od routeru se nachází televize v obývacím pokoji, přičemž cestu kabelu od routeru v chodbě přes celý obývák je třeba vyřešit tak, aby nikde nebyly viditelné kabely. Dále potřebujeme připojit zařízení v podkroví, ale problém je, že silný betonový strop úspěšně utlumuje signál Wi-Fi.

Máme ale štěstí, že se u každé televize nachází i zásuvka na koaxiální kabel, takže můžeme použít technologii přenosu dat po kabelu, používaném jinak pro připojení k televizní anténě (Ethernet-over-Coax, EoC). Navíc máme v podkroví celkem nové elektrické rozvody, takže se nabízí i možnost použití technologie powerline pro přenos dat v elektrické síti. Náš modelový příklad představuje hodně komplikovanou situaci pro zajištění síťového připojení pro všechna zařízení. Nicméně kompletní zasíťování všech místností gigabitovým Ethernetem je zpravidla možné jen u novostaveb, kde se kabelové rozvody schovají pod omítku. Proto jsme se zaměřili na co nejméně invazivní řešení síťové infrastruktury v domě, kde se rozhodně nechystáme sekat do zdí.

Výběr správného kabelu

Hotovým LAN kabelům opatřeným koncovkami se říká patch (nebo také UTP) kabely a pod tímto označením je najdete i v e-shopech. Vybrat si přitom můžete nejen z různých délek kabelů, ale také z několika kategorií, které, zjednodušeně řečeno, označují jejich datovou propustnost. Pro běžné použití ale stačí vědět, že kabely označené jako Cat. 5 nebo Cat. 5e (což je prakticky to samé) postačí pro připojení gigabitovou rychlostí. Často pro tyto kabely není problém ani propustnost 2,5, nebo dokonce 10 Gb/s (pochopitelně s příslušným hardwarem), ale zde se bavíme o maximální délce kabelu do 10 metrů. Pro 10Gb Ethernet je třeba použít kabely specifikace Cat. 6 a pro rozvody delší než 55 metrů pak LAN kabely typu Cat. 6a. O kabelech specifikace Cat. 7 nemá smysl v domácích podmínkách uvažovat.

Pokud chcete do tajů LAN kabelů proniknout hlouběji, pak vězte, že kabely s označením U/UTP nejsou stíněny z vnější strany (U jako Unshielded), stejně jako nejsou stíněny páry jejich kroucených vodičů (UTP jako Unshielded Twisted Pair). Oproti tomu kabel označený jako S/FTP je stíněn z vnější strany (S jako Shielded), stejně jako jsou kovovou fólií stíněny páry jednotlivých kabelů (FTP jako Foil Screened Twisted Pair). Nestíněné kabely jsou tenčí a flexibilnější, ale jejich větší ohebnost byste neměli zneužívat, protože se snadněji zlomí, aniž byste o tom třeba při instalaci věděli. Přiskřípnutý kabel pak může vykazovat chyby v přenosu nebo celkově nižší přenosovou rychlost. Jsou vhodné především pro poslední část připojení koncových zařízení - typicky od ethernetové zásuvky ve zdi nebo přepínače k počítači. Na delší vzdálenosti a s více připojenými zařízeními jsou vhodnější stíněné kabely.

Neviditelné rozvody LAN kabelů

Při instalaci LAN kabelů je lze často schovat za nábytek a třeba je upevnit lepicí páskou. Dejte si ale pozor, pokud potřebujete kabely vést na větší vzdálenost a třeba i kolem několika rohů či jiných překážek. Použijte nejprve provázek, abyste si s ním změřili potřebnou délku kabelu. Potíž samozřejmě nastane v okamžiku, kdy potřebujete vést kabel v místech, kde jej není za co schovat, a určitě nechcete, aby byl vidět. V našem fiktivním případě jde o zavedení LAN kabelu od routeru v chodbě do pracovny. Pro tento účel lze použít ploché ethernetové kabely, ve kterých jsou jednotlivé páry kabelů uloženy vedle sebe, namísto aby byly uspořádány dokola. Při nákupu nebo nejpozději před instalací si ověřte, zda váš kabel opravdu zvládne gigabitové propojení, protože ploché LAN kabely mají často propustnost jen 100 Mb/s.

Propojte plochým LAN kabelem třeba svůj notebook s routerem a pak v oznamovací oblasti hlavního panelu (vedle hodin) klikněte pravým tlačítkem myši na ikonu síťového připojení. Z kontextové nabídky zvolte »Otevřít nastavení Síť a internet« a v nově otevřeném okně pokračujte volbou »Ethernet«. Nyní byste měli vidět, zda je váš notebook s routerem skutečně propojen rychlostí 1 Gb/s. V nestíněné verzi jsou ploché LAN kabely jen asi šest milimetrů široké a nejvýše dva milimetry silné. Díky tomu je snadno schováte za podlahovou lištu, pod práh nebo i pod koberec. Stejně tak může tento typ kabelů projít i přes dveře, za předpokladu, že je pod nimi alespoň malá mezera. Plochý LAN kabel lze také přilepit na zeď, a pokud není jiná možnost, lze jej vytvarovat podle zárubní a nechat projít do jiné místnosti skrze rám dveří. V interiérových dveřích, obzvláště starších dřevěných, bývá mezera mezi zárubní a dveřním křídlem dostatečně široká, aby se v ní plochý kabel nelámal. Ať už na zemi, nebo přilepený na stěnu, představuje plochý LAN kabel velmi elegantní řešení ethernetového rozvodu bez stavebních úprav.

Speciální řešení pro komplikované případy

Pokud potřebujete vést ethernetový kabel přes opravdu těsnou spáru ve dveřích nebo třeba v okně, nepomůže vám plochý LAN kabel, ale speciální ultratenká průchodka, opatřená na obou koncích klasickým LAN konektorem. Vzhledem k chybějícímu stínění je ale třeba počítat s degradací přenosové rychlosti na 100 Mb/s. Jestliže potřebujete vést u podlahy více kabelů, možná vám nezbude než je přiznat, i tak ale můžete volit nenásilnou cestu v podobě lišty s dutinou, skrze kterou se kabely protáhnou.

Přenos do dalšího patra: Vsaďte na powerline

Existuje řada případů, kdy prostě není jednoduše možné zavést na potřebné místo ethernetový kabel. V našem modelovém domě například nelze LAN kabelem propojit obě nadzemní patra, pokud nemáme v úmyslu vrtat díru do silného betonového stropu. Když navíc přes železobetonový strop jen opravdu obtížně prochází signál Wi-Fi, zbývá nám jediné řešení - použití powerline adaptérů, které umí přenášet data po elektrických rozvodech. Instalace powerline adaptérů je velmi snadná. Jeden z páru adaptérů připojíme ethernetovým kabelem k některému z LAN portů routeru v přízemí a zapojíme jej do elektrické zásuvky. Pokud má navíc náš powerline adaptér i průchozí elektrickou zásuvku, můžeme do ní klidně zapojit i samotný Wi-Fi router.

Powerline adaptér pak začne vysílat na frekvencích, které budou přenášeny elektrickou sítí po celém domě, aniž by nějak ovlivňovaly schopnost sítě napájet jakákoli elektrická zařízení. Tyto frekvence slouží jako nosný signál, na který jsou powerline adaptéry schopné modulovat datové pakety přenášené po Ethernetu. Druhý powerline adaptér zapojíme do zásuvky v podkroví (nebo kdekoli jinde v domě, kde je třeba). Tento adaptér signál demoduluje zpět a odešle jej přes své LAN rozhraní dále. Běžné powerline adaptéry zvládnou tímto způsobem přenášet data po elektrických rozvodech rychlostí kolem 300 Mb/s. Ve své domácí síti můžete připojit i více powerline adaptérů, ale je přitom třeba počítat s faktem, že se budou dělit o společné přenosové pásmo.

Omezení technologie powerline

Přenos dat přes technologii powerline funguje optimálně jen v případě, že jsou oba adaptéry připojeny na stejné fázi elektrického vedení. Ve většině domácností má ale elektroinstalace více samostatných okruhů, mezi kterými musí datový signál přecházet. To je ale možné jen v místech, kde jsou dráty různých elektrických okruhů umístěny blízko sebe, tedy typicky v rozvaděči s pojistkami. Přechod datového signálu mezi fázemi elektrického vedení může zlepšit i speciální můstek, který je ale třeba odborně namontovat do rozvaděče. Další nevýhodou technologie powerline je slábnutí signálu (a tedy snižování přenosové rychlosti) s rostoucí délkou vedení.

Vedle problémů s fázemi a kvalitou a délkou elektrického vedení se technologie powerline potýká i s rušením od dalších elektrických spotřebičů. Moderní adaptéry sice dokážou takové rušení identifikovat a použít pro přenos dat jiné frekvence, ale pokud bude rozsah dostupných frekvencí stále menší, bude postupem času klesat i datová propustnost sítě tvořené powerline adaptéry. Pokud je to případ i vaší domácí sítě, můžete zkusit resetovat powerline adaptéry do továrního nastavení a následně je znovu spárovat pomocí ovládacích tlačítek. Obnoví se tím rozsah používaných frekvencí a powerline adaptéry se přizpůsobí aktuálním podmínkám v elektrické síti. Elektrické spotřebiče, které mohou být zdrojem rušení (typicky zařízení s elektromotory či kompresory), je vhodné zapojit do průchozí elektrické zásuvky v powerline adaptéru (pokud ji váš typ má), protože pak dojde k odrušení přímo v adaptéru.

Ethernet over Coax: Ethernet z anténní zásuvky

I přes veškeré úsilí může nastat situace, kdy powerline adaptéry zkrátka nebudou schopné protlačit elektrickou sítí data dostatečnou rychlostí. Pak vám ale zbývá ještě jedna možnost, kterou je přenos dat po koaxiálních rozvodech, připravených pro terestriální nebo satelitní televizi. Použitá technologie je velmi podobná jako u datových přenosů přes powerline adaptéry, jen je třeba počítat s tím, že technologie Ethernet over Coax (EoC) vyžaduje instalaci zásuvek se zpětným kanálem. A jelikož se u koaxiálních rozvodů jejich provedení často velmi liší, nejsou na trhu k dispozici žádné hotové a ihned použitelné sady jako v případě powerline adaptérů.

Proto je nejlepší kontaktovat s poptávkou na tento typ řešení specializovanou firmu. Kromě pořízení speciálního modemu je velmi pravděpodobné, že bude nutné vyměnit i koncové zásuvky. Při instalaci vhodného systému pro EoC můžete získat kvalitní a stabilní propojení - už jen díky tomu, že v koaxiálních rozvodech nehrozí ani zdaleka tak velké riziko rušení jako v elektrické síti. Konkurenční televizní signál se totiž pohybuje v jasně definovaném a neměnném frekvenčním pásmu, takže si datové přenosy snadno najdou svoji frekvenci. EoC modem s nominální přenosovou rychlostí 500 Mb/s pak v praxi běžně dosahuje propustnosti kolem 200 Mb/s.

Optický kabel: Tenký, flexibilní a rychlý

V některých případech je sice možné provést připojení LAN kabelem, ale jen při velké vzdálenosti a se značně náročnou instalací. Alternativou pro tyto situace jsou datová vedení realizovaná prostřednictvím optických kabelů. Tato technologie, běžně používaná v datových centrech, si nachází cestu i do domácností a my ji v našem modelovém domě použijeme pro připojení v obývacím pokoji. Datový kabel zde musí skrytě překonat vzdálenost asi 20 metrů, což lze provést díky jeho vedení za podlahovou lištou až ke stolku s herní a multimediální technikou. Použití ethernetového kabelu limituje jeho tloušťka, takže jej ne vždy lze snadno schovat za lišty, a v případě plochého kabelu lze na tuto vzdálenost počítat jen s propustností 100 Mb/s.

Když se rozhodnete pro přenos dat po optickém kabelu, je třeba k vašemu routeru připojit nejprve LAN kabelem převodník z metalického na optický přenos dat. Následně natáhnete tenký optický kabel na potřebné místo a pak na něj připojíte druhý převodník, ze kterého opět povede LAN kabel ke koncovému zařízení. Stavět celou síťovou infrastrukturu na optickém přenosu dat není vůbec snadné a je přitom třeba počítat se speciálními síťovými prvky, zásuvkami i různými druhy optických kabelů. Proto byste se měli primárně poohlédnout po připravené sadě pro propojení dvou koncových bodů, jako jsou například sady WebFiber německého výrobce Fuba, které můžete pořídit třeba na Amazonu. Jednou z velkých výhod optických kabelů přitom je, že se obejdou bez konektorů, takže je snadno protáhnete opravdu těsnými škvírami. Jen si přitom dejte pozor, abyste nepřekročili mez, s jakou lze optické kabely ohýbat, než se zlomí. Než zastrčíte konec optického kabelu do převodníku, je třeba na konci odstranit přibližně milimetr jeho obalu, nejlépe pomocí nástroje, který najdete v sadě.

Vyšší rychlost pro všechna zařízení

Když už se vám podaří, ať už s využitím Ethernetu, powerline adaptérů, nebo koaxiálních či optických kabelů, dovést síť na potřebné místo, asi se nespokojíte s připojením jediného koncového zařízení. Pak už si ale vystačíte i s levným gigabitovým přepínačem, který funguje podobně jako rozdvojka pro elektrickou síť. Běžně za dostupnou cenu pořídíte přepínače (switche) s pěti nebo osmi gigabitovými LAN porty, pouze si přitom dejte pozor, abyste náhodou nekoupili pomalý switch se 100Mb LAN rozhraními. Při počítání LAN portů pak nezapomeňte, že jeden z nich musí být vždy vyhrazen pro připojení k routeru (tzv. uplink), takže k pětiportovému přepínači můžete připojit pouze čtyři koncová zařízení. Mezi nimi pak běží datová komunikace plnou rychlostí přepínače (tedy 1 Gb/s), bez ohledu na to, s jakou propustností je switch připojen k routeru.

Desetinásobná rychlost prostřednictvím 10G Base-T nebo SFP+

Kvalitní přepínač je prvním krokem k pokoření hranice gigabitové přenosové rychlosti a přechodu na 10Gb Ethernet. Nejdostupnějším 10Gb Base-T switchem je Netgear GS100MX za necelých 5 000 korun. Dva z jeho LAN portů mají propustnost 2,5, 5 nebo 10 Gb/s - podle toho, jaké je k nim připojeno koncové zařízení. Může přitom jít o počítače s 10Gb síťovou kartou (jako je třeba Asus XG-C100C za přibližně 2 500 korun), nebo NAS server s 10Gb síťovým rozhraním, za který ale zaplatíte kolem 25 000 korun. Dalším modelem použití je pak vzájemné propojení dvou 10 Gb switchů pro zvětšení šířky pásma mezi koncovými zařízeními, která k nim budou připojena. Pro 10Gb Ethernet lze použít standardní síťové kabely, nejlépe specifikace Cat. 6 S/FTP nebo vyšší. V našem modelovém případě jsme takto řešili propojení mezi počítačem, NAS serverem a přepínačem v pracovně. Samozřejmě můžete běžným způsobem k 10Gb přepínači připojit i další síťová zařízení s gigabitovým, nebo třeba jen 100Mb/s rozhraním.

Pro propojení několika zařízení 10Gb rychlostí je levnějším řešením použití alternativního standardu SFP+. V tomto případě se ale bavíme o zcela odlišných kabelech a jejich zakončeních než v případě Ethernetu. Pořídit si můžete například přepínač MikroTik CSS300 se dvěma SFP+ rozhraními a 24 gigabitovými ethernetovými porty za cenu kolem 3 500 korun. Širokou škálu (polo)profesionálních přepínačů s SFP+ rozhraním nabízí také firma Zyxel a další výrobci síťových zařízení. Dále budete potřebovat i SFP+-kabely s cenou kolem 1 000 korun za kus. Pro připojení počítače přes SFP+ hledejte na eBay použité síťové karty ze serverů v datových centrech, jako je třeba model Mellanox ConnectX2 SFP+, který pořídíte přibližně za tisícikorunu.NAS servery s rozhraním SFP+ jsou výrazně levnější než modely s 10Gb Ethernetem, takže třeba čtyřdiskový Qnap TS-431X2 pořídíte za cenu kolem 17 000 korun. 

Starý dobrý síťový kabel má ale ještě jeden trik v rukávu. Přepínač s funkcí Power over Ethernet (PoE) dokáže po Ethernetu napájet energeticky méně náročná zařízení, jako jsou různé Wi-Fi access pointy, IP kamery nebo třeba IP telefony. Například Zyxel má switche s PoE pro méně náročné instalace, pokud ale vyžadujete pro koncová zařízení větší příkon, nabízí tento výrobce celou řadu přepínačů s označením HP (High Power), které zvládnou po Ethernetu napájet i více než desítku koncových zařízení s PoE. Něco takového bezdrátové sítě (zatím) nedokážou.

***

Různé typy LAN kabelů

LAN kabely nesou různá označení, přičemž například kabel specifikace Cat. 5e U/UTP zvládne „jen“ gigabitový Ethernet, protože není stíněn ani zvenku, stejně jako nejsou odstíněny dvojice jeho kroucených vodičů.

Varianty

Kategorie Cat.
* Cat. 5, případně Cat. 5e: 1 Gb/s
* Cat. 6 nebo Cat. 7: 1-10 Gb/s
Venkovní stínění
* U/: nestíněno
* F/: stíněno fólií
* S/: stíněno drátěnou síťkou
Vnitřní stínění
* UPT: nestíněné páry kroucených vodičů
* FTP: páry kroucených vodičů stíněné fólií

Foto popis| Ploché LAN kabely lze dobře skrýt za podlahové lišty nebo třeba pod koberec. Levnější verze kabelů zvládnou ale jen 100Mb/s připojení.
Foto popis| U starších dveří, kde je mezi křídlem a zárubní trochu větší mezera, lze s plochým LAN kabelem nenápadně přecházet i mezi místnostmi.
Foto popis| Delší LAN kabely si žádají kvalitnější stínění, aby si udržely svoji datovou propustnost. Na zeleném kabelu vpravo je jasně vidět jeho větší průměr díky vnějšímu stínění, stejně jako kovem stíněná koncovka.
Foto popis| Do těsných škvír ve dveřích nebo oknech lze nalepit ultraplochý síťový kabel, zakončený dvěma ethernetovými zásuvkami.
Foto popis| V různých barvách, tvarech či šířkách lze pořídit lišty, do kterých se vejde nejen ethernetový, ale také řada dalších kabelů.
Foto popis| Powerline V případech, kdy nelze bez stavebních úprav natáhnout LAN kabely mohou dobře posloužit powerline adaptéry, přenášející data v elektrické síti.
Foto popis| LAN přes koaxiál Pokud máte doma koaxiální rozvody antény, můžete po nich přenášet i data. Budete ale potřebovat speciální modemy a zásuvky s podporou technologie Ethernet over Coax (EoC).
Foto popis| Přenos datových paketů světlem Na každém konci optického kabelu musí být převodník 1 s LAN konektorem. Do výbavy kompletní sady 2 pro propojení dvou koncových bodů patří i nástroj na čisté oříznutí izolace na koncích, před zasunutím optického kabelu do převodníku.
Foto popis| 10Gb switch Netgear GS110 má osm gigabitových LAN portů a dva porty s propustností 10 Gb/s (vpravo).
Foto popis| Porty typu SFP+ mohou přenášet data rychlostí 10 Gb/s po měděném nebo optickém kabelu. Převodníky jsou skryty v masivních koncovkách kabelů.
Foto popis| Kvalitnější, tzv. spravovatelné či řiditelné (managed) přepínače mají webové administrační rozhraní, ve kterém lze řídit provoz na jejich jednotlivých portech.
Foto popis| Napájení po Ethernetu (Power over Ethernet, PoE) zajistí provoz běžných síťových zařízení, jako jsou například access pointy či IP kamery, aniž byste k nim museli dostat další kabel od elektrické zásuvky.

O autorovi| CHRISTOPH SCHMIDT, RADEK KUBEŠ, autor@chip.cz