Vysoká škola ekonomická v Praze
Fakulta informatiky a statistiky
Vyšší odborná škola informačních služeb v Praze
Zdeněk Šubr
Návrh a implementace metropolitní sítě
s připojením na internet
Bakalářská práce
2010
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Návrh a implementace metropolitní sítě
s připojením na internet zpracoval samostatně a použil pouze zdroje, které cituji a
uvádím v seznamu použité literatury.
V Praze dne: Podpis:
Anotace
Bakalářská práce se zabývá technologiemi pro budování metropolitní počítačové
sítě. V teoretické části popisuji základní prvky sítě, a to aktivní i pasivní. Dále uvádím,
jak vypadá nastavení základních routerů, a popisuji způsob svařování optických vláken.
V praktické části jsem vybral tři základní řešení, a to FTTH, FTTB a bezdrátové řešení,
které jsem pak porovnával mezi sebou podle různých kritérií. Na základě
vícekriteriálního rozhodování a pozorování z praxe jsem vybral, které řešení je
optimální.
Anotation
Bachelor work deals with technologies for building a metropolitan computer
network. The theoretical part describes the basic elements of the network - active and
passive elements. Next I show how the setup of routers looks like and describe the
method of welding optical fibers. In the practical part, I chose three solutions - FTTH,
FTTB and wireless solutions, which were compared with each other according to
different criteria and then I chose which solution is optimal. I chose a solution based on
the comparison and the posibility of observation of practise.
Děkuji vedoucímu bakalářské práce Ing. Davidu Klimánkovi Ph.D. za poskytování
cenných rad a metodické vedení práce. Dále bych chtěl poděkovat firmě Dupeto s.r.o.,
která mi poskytla možnost ověřit informace v praxi a dala mi přístup k interním
materiálům firmy.
6
Obsah
Teoretická část
1. Úvod …………………………………………………………………………………………. 8
2.1 Pasivní prvky sítě …………………………………………………………………… 8
2.1.1 Metalický kabel ……………………………………………………………...9
2.1.2 Optický kabel ……………………………………………………………... 11
2.1.2.1 Mnohovidové vlákno (MMF – Multi Mode Fiber)……………….11
2.1.2.2 Jednovidové vlákno ( SMF – Single Mode Fiber)………………..12
2.1.2.3 Optické kabely – druhy…………………………………………...14
2.1.2.4 Svařování optických vláken………………………………………17
2.2 Pasivní prvky sítě …………………………………………………………………… 19
2.2.1 Repeater …………………………………………………………………… 20
2.2.2 Transceiver ………………………………………………………………... 21
2.2.3 Hub ………………………………………………………………………... 21
2.2.4 Switch ……………………………………………………………………... 21
2.2.5 Router ……………………………………………………………………... 22
2.2.6 Gateway …………………………………………………………………… 23
2.3 Bezdrátové technologie ……………………………………………………………... 23
2.3.1 MikroTik Router OS ………………………………………………………. 24
3. Nastavení routeru …………………………………………………………………………….. 26
3.1 Základní vlastnosti routeru …………………………………………………………. 26
3.2 Softwarové nastavení routeru ………………………………………………………. 27
4. NIX …………………………………………………………………………………………... 29
Praktická část
5. Analýza ………………………………………………………………………………………. 32
5.1 Rychlost …………………………………………………………………………….. 34
5.2 Stabilita spoje ………………………………………………………………………. 36
5.3 Bezpečnost …………………………………………………………………………. 37
5.4 Cena ………………………………………………………………………………… 37
5.5 Obtížnost a rychlost vybudování sítě ………………………………………………. 38
5.6 Údržba sítě ………………………………………………………………………….. 39
5.7 Možné služby využívané na síti ……………………………………………………. 39
5.8 Vícekriteriální rozhodování…………………………………………………………..39
6. Řešení ……………………………………………………………………………………….. 42
6.1 FTTB ……………………………………………………………………………….. 42
6.2 FTTH ……………………………………………………………………………….. 44
7. Závěr ………………………………………………………………………………………… 46
7
Teoretická
část
8
1. Úvod
Připojení na internet je dnes již zcela běžnou věcí. Internet se využívá k práci, k nakupování,
placení účtů, ke komunikaci nebo jen k zábavě. Nabízí tak mnoho služeb, které jsou ale závislé na
připojení k internetu. S kvalitním připojením lze koukat přímo na televizi, poslouchat rádio a u toho
ještě pracovat nebo komunikovat s jinými uživateli. K tomu je třeba ale kvalitní internet, jak po
stránce rychlosti, tak po stránce stability. Pro uživatele, ale i poskytovatele bude důležitá také cena.
Z těchto důvodů jsem se rozhodl, že se budu snažit porovnat určité technologie připojení.
Cílem mé práce tedy je navrhnout optimální metropolitní síť. Navržená řešení porovnám
podle různých kritérií tak, aby síť byla optimalizovaná z hlediska uživatele i ze strany
poskytovatele. Práci jsem rozdělil na dvě části. První část je teoretická, ve které se snažím popsat
pasivní prvky a aktivní prvky. Z pasivních prvků kladu důraz na optická vlákna, a proto i popisuji,
jak se tato vlákna svařují. V teoretické části se ještě nachází kapitola o Nixu, českém internetovém
uzlu. Druhá část práce je již praktická a porovnávám v ní již tři řešení. Analyzuji dle kritérií výhody
a nevýhody, abych mohl navrhnout optimální infrastrukturu sítě. V závěru analýzy využiji i metody
vícekriteriálního rozhodování pro rozhodnutí, které řešení je optimální. Práci prokládám obrázky,
které dokumentují nebo dokazují dané informace. V této práci jsem nejvíce čerpal ze své osobní
praxe, kterou jsem strávil ve firmě poskytující internet a další služby. Hodnoty pro vícekriteriální
rozhodování jsem konzultoval přímo se zaměstnanci firmy zabývající se touto problematikou.
Všechna kritéria rozhodování jsem si měl možnost ověřit i přímo v praxi.
Jedním z cílů teoretické části je porovnat metalické a optické kabely, dále popsání
základních aktivních prvků sítě, popis svařování vláken, nastavení routeru a seznámení s NIX.cz .
V praktické části je cílem rozhodnout, která ze tří variant ( FTTH, FTTB nebo bezdrátové řešení) je
optimální a k tomu využiji vícekriteriální rozhodování. Posledním z cílů je bližší seznámení
s variantou FTTH a FTTB.
2.1 Pasivní prvky sítě
Pasivní prvky sítě jsou ty, které se podílejí na přenosu, ale data žádným způsobem nemění
ani neovlivňují. Hlavním zástupcem této kategorie jsou kabely.
9
V následující části se budu snažit popsat rozdíly mezi metalickými kabely a optickými vlákny.
2.1.1 Metalický kabel
Nejrozšířenějším metalickým vodičem v síti LAN je kroucená dvojlinka (twisted pair cable).
Je odvozena od telefonního kabelu a skládá se z 8 vodičů, které tvoří 4 páry. Podle [1] jsou páry
vodičů po své délce pravidelným způsobem zkrouceny a následně jsou do sebe zakrouceny i samy
výsledné páry. Elektrický signál, který je vodiči přenášen, je náchylný na rušení, jež vzniká
vzájemným působením vodičů. U kroucené dvojlinky spočívá ochrana proti vzájemnému rušení
v „kroucení“. Oba vodiče tvořící jeden pár, jsou navzájem zakrouceny, pravidelně střídají svou
vzájemnou polohu. Také páry jsou navzájem překrouceny. Tím se minimalizuje ovlivňování
jednoho vodiče druhým a vzájemné vlivy vodičových párů.
Oproti koaxiálnímu kabelu má kroucená dvojlinka větší mechanickou odolnost a dovoluje
data přenášet větší rychlostí. Další odlišností je, že na kroucené dvojlince není možné dělat
odbočky. Kroucená dvojlinka je proto použitelná jen pro vytváření dvoubodových spojů, navíc je
omezena jen na maximální vzdálenost 100 m (bez využití aktivních prvků). Existují dva základní
druhy kroucené dvojlinky, a to nestíněná kroucená dvojlinka (UTP – Shielded Twisted Pair) - viz
obr 1. a stíněná kroucená dvojlinka (STP – Shielded Twisted Pair) - viz obr. 2.
Obrázek 1 : UTP – Unshielded Twisted Pair (nestíněná kroucená dvojlinka)
10
Jednotlivé páry jsou vloženy do vnější plastické izolace. UTP je nejpoužívanějším vodičem
v kabeláži sítí LAN.
Obrázek 2 : STP – Shielded Twisted Pair (stíněná kroucená dvojlinka)
Od nestíněného kabelu se STP liší kovovým opletením. Stínění tak zvyšuje ochranu proti
vnějším vlivům. Stíněn může být každý pár kabelu, nebo se stíní pouze plášť kabelu. Tyto kabely se
využívají jen tam, kde dochází k vnějšímu rušení.
U kabelů používaných pro rychlost 100 Mb/s se využívají pouze 2 páry, zbylé 2 jsou
nevyužity. U rychlejších variant (například 1 Gb/s) je nutné použít všechny 4 páry. Kabely STP a
UTP mají nejčastěji koncovku RJ-45 - viz obr. 3, která se využívá i u modemů nebo jiných ISDN
zařízení.
Obrázek 3: Koncovka RJ-45 s 8 piny
11
Konektor RJ-45 je koncovka vodičů UTP a STP. K jeho osazení jsou potřeba speciální
krimpovací kleště. Barevné označení vychází z norem TIA/EIA 568-A a TIA/EIA 568-B - viz
obr.4. U nás je rozšířenější norma 568-B.
Obrázek 4: Konektor RJ-45 (koncovka vodičů)
2.1.2 Optický kabel
Optické kabely mají hlavní využití na páteřních spojích s velkým tokem dat. Jejich hlavní
výhodou je, že na rozdíl od metalických kabelů je optické vlákno imunní vůči elektromagnetickému
rušení, signál může být šířen na delší vzdálenosti a nedochází v šíření signálu k velkým ztrátám.
Optický kabel je založen na odlišném principu než metalické kabely. Data nejsou přenášena
elektricky v kovových vodičích, ale světelnými impulsy ve světlovodivých optických vláknech [1].
Podle konstrukce optického vlákna rozeznáváme dva druhy vláken:
Mnohovidové (MMF – Multi Mode Fiber)
Jednovidové (SMF – Sigle Mode Fiber)
2.1.2.1 Mnohovidové vlákno (MMF – Multi Mode Fiber)
Způsob, jakým optické vlákno paprsek vede, záleží na tom, jak se mění optické vlastnosti
(tzv. index lomu) na přechodu mezi jádrem vlákna a jeho pláštěm. Mění-li se skokem nebo plynule
a je-li průměr jádra dostatečný ( 50-100 mikrometrů), jde o vlákno schopné vést různé vlny
světelných paprsků. V porovnání se SMF jsou vlastnosti tohoto typu vlákna horší, protože dochází
k lomům vedeného světelného paprsku. Díku tomu dochází k částečnému zkreslení signálu.
12
Mění-li se skokem a je mnohovidové, jedná se o stupňovitý index lomu ( step index fiber )
Obrázek 5: Mnohovidové vlákno se stupňovitým indexem lomu
Pokud se index lomu na přechodu mezi jádrem vlákna a jeho pláštěm nemění skokem, ale
plynule, jde o mnohovidové vlákno s tzv. gradientním indexem lomu ( graded index fiber), který
přenášené vidy ohýbá.
Obrázek 6: Mnohovidové vlákno s gradientním indexem lomu
2.1.2.2 Jednovidové (SMF – Sigle Mode Fiber)
Jednovidová vlákna jsou nejdražší typ řešení, ale dá se říci, že nejkvalitnější. Index lomu
mezi jádrem a pláštěm optického vlákna je velmi malý a konstantní. Kabelem prochází jen jeden
13
paprsek bez lomů a pohybů. Tyto kabely mají lepší optické vlastnosti, vyšší přenosovou kapacitu
a dokážou tak přenést signál na dlouhé vzdálenosti, což je asi největší rozdíl oproti MMF.
Obrázek 7: Jednovidové vlákno s jedním paprskem
Tabulka 1 : Porovnání vláken
Mnohovidová vlákna Jednovidová vlákna
Výhody
snadnější spojování vláken nízký útlum vlákna (0,3 dB/km)
levnější koncová zařízení využití na dlouhých vzdálenostech
levnější převodníky
Nevýhody
vyšší útlum (3.0 dB/ km) obtížnější spojování vláken
dražší převodníky
dražší koncová zařízení
Tabulka 1 ukazuje hlavní výhody a nevýhody jednotlivých vláken. Následující tabulka 2
porovnává další důležitý aspekt a to, jaký má daná technologie dosah a jaká je její cena. V tabulce
jsou porovnány jak mnohavidová vlákna, jednovidová vlákna, tak klasický metalický kabel
UTP/STP.
Tabulka 2 : Dosah a cena kabelů
Dosah technologie Cena řešení
UTP/STP 100 m nízká
Multimode do 2 km střední
Singlemode min. 3 km vyšší
14
Z tabulky 2 je vidět, proč se často využívalo multimodové vlákno. Při tvorbě sítí je velice
důležitá cena, ale i skutečnost, že maximální vzdálenost v lokálních sítích málokdy přesáhne 2 km.
V případě, že kabel není kontinuální, ale je přerušen do různých částí (segmentů), pak může dojít
k překročení útlumu, aniž by se přesáhla hranice délky technologie. V naší přítomnosti se již
využívají v podstatě jen singlemodová vlákna. A to hlavně díky tomu, že se ceny těchto dvou druhů
vláken přiblížily a jsou v podstatě stejné. Proto si každý zvolí kvalitnější cestu právě pomocí
singlemodových vláken. Nyní tak již multimodová vlákna postupně z trhů mizí a jsou spíše již
minulostí.
Následující tabulka 3 srovnává optická vlákna podle ethernet standardu [4]:
Tabulka 3 : Srovnání optických vláken podle ethernet standardů
2.1.2.3 Optické kabely – druhy
Další možné dělení optiky je podle druhů kabelů. Základní druhy jsou tři a každý má svoje
výhody a nevýhody.
Druhy optických kabelů tedy jsou:
suché
gelové
multi-tube
15
Obrázek 8 : Druhy optických kabelů
Základní vlastnosti těchto druhů kabelů porovnává následující tabulka:
Tabulka 4 : Porovnání základních vlastností kabelů
Suchý kabel Gelový kabel Multi-tube kabel
využití na kratší vzdálenosti využití na delší vzdálenosti využití na delší vzdálenosti
sekundární ochrana je plast je levnější je levnější
sekundární ochrana je gel sekundární ochrana je gel
využití více vláken
Optická vlákna musí být zakončena některým z více druhů konektorů.
Obrázek 9 : Základní konektory typu LC a SC
16
Konektor LC se nejčastěji používá v duplexním provedení, kdy jsou dva simplexní konektory
sepnuty dohromady a vytváří jeden duplexní konektor. Tento konektor je i rozměrově malý.
Konektor SC je rozměrově větší a může být jak simplexový, tak duplexový (vysvětlené dále).
Spoje mohou být:
simplexové
half-duplexové
full-duplexové
Simplexové spojení
V obecném označení se jedná o jednosměrnou komunikaci. Je to spojení jednoho vysílače
s jedním nebo i více přijímači. Příkladem pro simplexové spojení je třeba rozhlasové nebo televizní
vysílání.
Half-duplexové spojení
V half-duplexovém spojení mohou obě strany vysílat nebo přijímat, ale nemůžou vysílat obě
strany najednou. Vždy může probíhat přenos pouze jedním směrem. Jsou využívány dvě frekvence.
Na jedné frekvenci se vysílá a na druhé se přijímá. Příkladem tohoto spojení může být vysílačka,
kde po přepnutí se může měnit vysílač na přijímač.
Full – duplexové spojení
U takzvaného plného duplexu může oboustranná komunikace probíhat současně. Lze si to
představit jako telefonický hovor, kde probíhá oboustranná komunikace, jak je vidět i na
obrázku 10.
Obrázek 10 : Full-duplexové spojení
17
2.1.2.4 Svařování optických vláken
Svařování optických vláken je nejčastější způsob jejich spojování. Je to poměrně náročný
způsob spojování, a to jak finančně, tak časově. Je na to potřeba speciální vybavení, které je velice
drahé a poměrně lehko poškoditelné. Při práci se svařovačkou musí být pracující velice opatrný
a trpělivý. Svaření například 5 vláken může trvat až hodinu.
Obrázek 11 : Fujikura SM175
Tento přístroj je velice drahý, stojí až statisíce Kč. Další potřebnou věcí je „zalamovačka“,
která je zobrazena na obrázku 12.
Obrázek 12: „ zalamovačka “
Vlákno je v „zalamovačce“ přesně srovnáno pomocí drážek a podložních destiček. Obsahuje
diamantový břit, aby byl řez naprosto přesný.
18
Postup sváření:
Na optickém vlákně se nejdříve musí odstranit volná sekundární ochrana. Pomocí
speciálních kleští se odstraní primární ochrana optického vlákna na jeho konci v délce asi 4 cm.
Bezchloupkovým kapesníčkem namočeným v izopropylalkoholu se odstraní poslední
nečistoty nebo zbytky tmelu z vlákna. Pak se vlákno vloží do zalamovačky a musí se zalomit. Po
správném zalomení se již může vlákno vložit správným způsobem do svářečky. Vlákno musí mít
určitou délkou, musí být správně zalomené a musí být naprosto čisté, jinak svár nebude v pořádku.
Stejný proces musí nastat i u druhého vlákna, které se také správným způsobem musí založit na
druhou stranu svářečky. Po založení vláken se po stisku tlačítka v předem nastavené svářečce spustí
program sváření. Svářečka snímá mikroskopický obraz vláken ze dvou kolmých směrů kamerou
(nejnovější svářečky to již umí ve 3 směrech). Poté vlákna přiblíží na vzdálenost několika
mikrometrů, která je optimální pro svařování. Zapálí mezi elektrodami přesně regulovaný výboj,
který provede natavení konců vláken. Zároveň provádí s vlákny velmi jemný pohyb směrem k sobě
a od sebe tak, aby došlo k optimálnímu spojení a aby vlákno v místě sváru mělo zachovanou
přesnou tloušťku. Pokud nastane nějaký problém, svářečka ho na monitoru vypíše. Nejčastější
chyby při sváření:
Tabulka 5 : Chyby ve svařování optických vláken
Chybová hláška Podrobnější vysvětlení
Too long fiber konce vláken jsou vloženy až mezi elektrody nebo až za ně
Too dusty fiber nečistoty na povrchu vlákna
Motor overreturn vlákna jsou příliš daleko od elektrod nebo nejsou vlákna správně do V- drážky
Large cleave angle špatné konce vláken (často bývají špatně zalomené)
19
Pokud je svár v pořádku, tak svářečka provede tahovou zkoušku, při které vyzkouší pevnost
sváru. Po této fázi svářečka vypíše, k jakému útlumu na sváru dojde. Pokud je útlum velký, je třeba
svár udělat znovu.
Pomocí svářečky Fujikura jsem se pokusil svařit dvě optická vlákna, tak, aby byl útlum co
nejnižší. Na následujícím obrázku číslo 13 jsou vidět ještě dvě nesvařená vlákna s úhly, pod kterými
vstupují do svářečky. Na obrázku vedle je již vlákno svařeno a má 0.00 dB, což je nejlepší možný
výsledek. Optická vlákna se tak svařila správně.
Obrázek 13: Svařování optického vlákna
Při správně zhotoveném sváru se útlum pohybuje v řádu setin dB. Aby se svár nepoškodil, je
třeba ho ještě chránit. Na to se využívají smršťovací trubičky. Před svárem se na jednu stranu
vlákna navlékne tato trubička, která se po svaření vláken nasune na svár a vloží se do regulované
pícky, která je součástí svařovačky. Trubička se smrští a chrání tak svár, aby nebyl mechanicky
nebo i vlivem počasí zranitelný.
2.2 Pasivní prvky sítě
Aktivní prvky jsou důležité části celé sítě. Kabel dokáže přenést data, ale výběr trasy,
kontrolu správnosti paketů, rozhodnutí, do které sítě má paket projít, zajistí právě aktivní prvky sítě.
20
Na přenosu dat se tyto prvky aktivně podílejí, a proto se jim říká aktivní prvky sítě. Tyto prvky
pracují na různých vrstvách a mají různé vlastnosti.
Na následující tabulce číslo 5 je přehled základních aktivních prvků, jejich základní funkce a
na jaké vrstvě fungují:
Tabulka 6 : Základní aktivní prvky
Aktivní prvek Funkce Vrstva ISO/OSI
Repeater (zesilovač) Zesiluje signál Fyzická
Transceiver (převodník) Převádí signál mezi různé typy
kabelu Fyzická
Hub ( rozbočovač) Rozvádí signál do všech větví
sítě Fyzická
Switch Filtruje pakety, propojuje
přímo komunikující stanice Linková
Routek (směrovač) Směruje pakety Síťová
Gateway (brána) Propojuje dvě rozdílné sítě Aplikační
2.2.1 Repeater
Patří mezi jeden z nejjednodušších aktivních prvků, protože pouze zesiluje signál, který
dostane. Hlavní využití repeateru je na dlouhých vzdálenostech, kde by na konci kabelu již nebyl
dostatečně silný signál [1]. Časté využití repeateru je v tzv. WDS 1.
Obrázek 14 : Repeater
1 WDS umožňuje automatizované přeposílání dat od hlavních uzlů do uzlů vedlejších
21
2.2.2 Transceiver
Transceiver je podobný jako repeater, zesiluje signál. Odlišností ale je, že je schopný signál
převést z jednoho typu kabelu na typ jiný (např. z kroucené dvojlinky na optický kabel).
2.2.3 Hub
Byl to nezbytný prvek počítačových sítí. V přítomnosti ho již ale nahradil switch. Základní
funkcí hubu bylo větvení signálu. Hub dostane od počítače signál, přijme ho, zesílí a následně pošle
do sítě všem připojeným počítačům. Huby se dělí podle přenosové rychlosti na 10 Mbit/s,
100Mbit/s nebo přepínatelné, které podporují jak 10 Mbit/s, tak i 100Mbit/s. Další možností členění
hubů je podle počtu portů RJ-45. Nejčastější huby byly vyráběny s pěti, osmi, dvanácti nebo
šestnácti porty.
2.2.4 Switch
Switch je prvek, který nahradil hub. Většina sítí podle normy Ethernet využívá přístupovou
metodu CSMA-CD 2. Tím se postupně síť zahlcuje se stoupajícím počtem stanic. Switch tento
problém výrazně eliminuje, protože oddělí komunikaci tak, že signál neposílá do celé sítě, ale přímo
cílové stanici. Vytvoří tak v podstatě virtuální okruh mezi právě komunikujícími stanicemi. Switch
řídí tok informací pomocí MAC adresy (fyzické adresy). Switche se používají k přepínání paketů
mezi počítači a jinými zařízeními v síti kombinací softwaru a hardwaru. Switche mají již svůj
vlastní operační systém. Když je PC zapojeno do switche přímo, může pak switch každému PC
poskytnout vyhrazenou šířku pásma. Například uživatelé sítě Ethernet s rychlostí 100Mb/s mohou
doopravdy využít šířku 100 MB/s. Počítače se tak nemusí o pásmo dělit, jak tomu bylo právě
u hubu. A to je hlavní důvod, proč switche tak rychle nahrazují nebo skoro již nahradily huby.
Obrázek 15: 24 portový switch
2 CSMA-CD je protokol pro přístup k přenosovému médiu v počítačových sítích.
22
Vzhledem k srovnatelné ceně switchů a hubů se již huby prakticky nevyužívají.
Obrázek 16: zapojení switche do sítě
2.2.5 Router
Je to jeden z nejvýznamnějších aktivních prvků v síti. Pracuje na síťové vrstvě ISO/ OSI.
Router používá kombinaci hardwaru a softwaru ke směrování. Softwarem v routeru je určitý druh
operačního systému. Tento systém lze poměrně variabilně konfigurovat [3]. Router je schopen
pracovat s různými protokoly, jako jsou například TCP/IP nebo IPX/SPX. Routery rozdělují
rozsáhlé počítačové sítě do menších segmentů, kterým se říká podsítě.
Obrázek 17: Router
23
Využívaným routerem, který má asi největší uplatnění, je takzvaný wi-fi router. Již z názvu
je patrné, že hlavní vlastností je, že se na wi-fi router lze připojovat přes bezdrátové spojení.
Pomocí tohoto zařízení se tak může uživatel připojovat přes bezdrátové spojení kdekoliv, kde je
signál. A proto se využívá jak v domácnostech pro pokrytí celého bytu či domu, tak se také využívá
ve firmách pro pokrytí celé organizace nebo podniku. Díky variabilnímu nastavení lze nastavit wi-fi
router podle požadavků uživatelů a lze je určitým způsobem i zabezpečit.
2.2.6 Gateway
Pracuje až na nejvyšší úrovni modelu ISO/OSI, a to na aplikační vrstvě. Slouží k připojování
sítí LAN na cizí prostředí, například k velkým sálovým počítačům.
2.3 Bezdrátové technologie
V bezdrátových sítích se signál přenáší elektromagnetickým vlněním. Elektromagnetické
vlny se liší vlnovou délkou a frekvencí. A jelikož je málo volných frekvencí, tak na bezdrátové sítě
zbyla frekvence 2,4 GHz a 5 GHz [2]. 2,4 GHz frekvence je volné pásmo, ale je využívané i jinými
technologiemi, jako je například mikrovlnná trouba, jiné wi-fi sítě, Bluetooth nebo třeba některé
bezdrátové telefony. Hlavní výhodou bezdrátových sítí je samozřejmě to, že není třeba žádná
kabeláž. Velkou nevýhodou ale je, že bezdrátové technologie bývají dražší, nedosahují tak
vysokých rychlostí a i udržení bezpečnosti je složitější. Bezdrátové technologie mají využití hlavně
tam, kde se nelze připojit přímo na optický nebo i metalický kabel. Příkladem takové jednotky
může být NanoStation M5 Air Max (obr. 18). Tato jednotka umožňuje komunikaci rychlostí až 150
Mb/s. Další výhodou je vedle vysoké přenosové rychlosti díky standardu 802.11n využití časového
multiplexu TDMA, což umožňuje na jednotku v režimu AP připojit více než 300 klientů. Nastavení
tohoto zařízení je poměrně jednoduché přes webovou administraci.
24
Obrázek 18: NanoStation M5 Air Max
2.3.1 MikroTik Router OS
Jedná se o operační systém, který funguje na bázi Linux. Je vhodný pro bezdrátové spoje
a je to bezpečný HW firewall, popřípadě router, který má poměrně snadnou konfiguraci.
Ke komunikaci s tímto systémem se nejčastěji využívá GUI WinBox, SSH nebo TelNet. Router OS
umožňuje provozovat mnoho věcí od FTP serveru po dynamické routování.
Hlavní výhody:
rychlost
jednoduchá konfigurace
firewall
proxy
dynamické routování
Hlavní nevýhody:
neposkytnutí zdrojového kódu
nemožnost fungování vlastních aplikací v ROS
vázanost WinBox na Windows 10
25
Pro lepší představu jsem pomocí aplikace WinBox vytvořil obrázek, kde je vidět Interface
List (rozhraní) a kde jsou vidět další možné záložky, ve kterých jde Mikrotik nastavit 3.
Obrázek 19: Interface v aplikaci WinBox
Další obrázek ukazuje to samé, ale již ne přes WinBox, ale přímo přes terminálové okno
pomocí příkazu interface print.
Obrázek 20 : Terminálové okno
3 Rozhraní z mikrotíku firmy Dupeto s.r.o. v ulici Křižíkova v Trutnově
26
3. Nastavení routeru
Router je základním aktivním prvkem sítě. Pro tuto práci jsem vybral obyčejný router od
firmy OEM. Je to standardní router využívaný v domácnostech i ve firmách.
3.1 Základní vlastnosti routeru
Hmotnost: 0,2 kg
Rozměry: 137 x 96 x 35 mm
Porty: 4x LAN - 10/100BaseTX Ethernet port, konektor RJ-45
1x WAN - 10/100BaseTX Ethernet port, konektor RJ-45
1x RSMA Female konektor pro připojení externí antény
Vysílací výkon: IEEE 802.11b/g: +5 až +17 dBm při 54 Mbps
Pracovní módy: AP, Client, Bridge a Router
Napájení: Adaptér 230V / 12-18V = / 1A
Bezpečnost: MAC Access control
Pre-Shared Key
Firewall s filtrováním portu
atd.
Normy: 802.11b, 802.11g
Šifrování: WEP 64, WEP 128, WPA, WPA2, 802.1X
Citlivost: b: -80 dBm, g: -68 dBm
Frekvence: 2.4 GHz
27
Obrázek 21: Router s anténou
3.2 Softwarové nastavení routeru
Pro připojení na tento router stačí zadat do prohlížeče IP adresu: 192.168.1.254.
Při prvním připojení login a heslo nejsou nastavené. Po připojení na router se zobrazí základní
informace routeru, tzv. Broadband Router Status. Broadband Router Status ukazuje hlavní
nastavení routeru. V tomto případě je vidět, že router fungoval již více než 34 dní bez restartu
a obsahuje firmware v1.4.6.I. Bezdrátová technologie je nastavená na mód AP v rozsahu 2.4 GHz.
SSID (jedinečný identifikátor) je nastavený na jméno Sparta. V protokolu TCP/IP je nastavena fixní
IP adresa, a to: 172.16.17.128. DHCP Server je povolen. V poslední části, a to v konfiguraci WAN,
je opět nastaveno fixní IP, IP adresa, brána nebo i MAC adresa.
28
Obrázek 22 : Interface routeru
V levé části managementu routeru je nabídka, ve které se celý router nastavuje. Má celkem
9 částí. První částí je již zmíněný status. Další části jsou:
Setup Wizard
Tato část je jakýmsi průvodcem konfigurací routeru.
Operation mode
V této části se nastavují různé režimy LAN, WAN, rozhraní pro NAT nebo přemosťovací
funkce.
29
Wireless
Tato část se skládá z konfigurace bezdrátového připojení. V hlavním nastavení lze nastavit
SSID nebo mód, jestli je zařízení nastavené na AP, Klient, WDS nebo AP+WDS. V dalších
možnostech lze nastavit bezpečnost.
TCP/IP Settings
Tato stránka se používá ke konfiguraci parametrů pro lokální síť, která se připojuje k portu
LAN. Lze zde nastavit adresu IP, masku podsítě, DHCP atd.
Další možnosti nastavení
Na routeru je možno vidět základní statistiky, jako jsou například odeslané nebo přijaté
pakety. Dále tento router obsahuje i funkci QoS, která řídí datový tok. Pomocí QoS se může např.
nastavit maximální nebo minimální přenosové pásmo pro určitá data. Dalším nastavením je
možnost změny loginu a hesla na routeru.
4. NIX
NIX.CZ, z.s.p.o. (zájmové sdružení právnických osob) je společnost sdružující české
i zahraniční poskytovatele internetových služeb za účelem vzájemného propojení jejich sítí.
Připojení do infrastruktury sdružení je umožněno ze čtyř pražských lokalit.
NIX 1 – České Radiokomunikace, Mahlerovy sady 1, Praha 3
NIX 2 - GTS Novera Telehouse ,Vinohradská 190, Praha 3
NIX 3 – T-Systems Telehouse, 5.května 65, Praha 4
NIX 4 – Sitel Telehouse, Nad Elektrárnou 411, Praha 1
Dostupná rozhraní v jednotlivých uzlech :
NIX1ethernet 1GB SFP, 10GB XENPAK
NIX2ethernet RJ-45 10/100/1000, 1GB SFP, 10GB XENPAK
NIX3ethernet RJ-45 10/100/1000, 1GB SFP, 10GB XENPAK
NIX4ethernet RJ-45 10/100/1000, 1GB SFP, 10GB XENPAK
30
NIX je v podstatě centrálním bodem českého internetu. Všechny čtyři lokality jsou
vzájemně propojeny optickými trasami a páteřní switche mají aktivovány protokol Rapid spanning
tree, díky kterému se při poruše některého propoje data okamžitě (do sekundy) začnou posílat jinou
cestou.
Pro připojení celé sítě MAN je proto ideální, aby byla přímo napojena do NIXU. K tomuto
účelu lze pronajmout optické okruhy a přes ně se dostat právě do „ centra českého internetu“.
Obrázek 23 : Datový tok přes Nix.cz
31
Praktická
část
32
5. Analýza
V této práci jsem vybral tři varianty, které jsem porovnal z různých hledisek. Všechna tři řešení
jsem porovnal jak teoreticky, kde slovně popisuji, v čem je dané řešení lepší a výhodnější a naopak
v čem horší, tak prakticky pomocí vícekriteriálního rozhodování, kterým jsem se snažil najít
hledané optimální řešení.
Tři navrhovaná řešení tedy jsou:
FTTH
FTTB
bezdrátové řešení.
Každý tento způsob má své výhody i nevýhody. Vymezil jsem tedy kritéria, která jsou dle
mého v porovnání možných řešení nejdůležitější jak z hlediska uživatele, tak z hlediska
poskytovatele. Kritéria, která jsem tedy porovnával, jsou:
rychlost spoje
stabilita spoje
bezpečnost
cena
obtížnost vybudování sítě
rychlost zřízení sítě
údržba sítě
možné služby využívané na síti
Výše uvedená kritéria nejsou samozřejmě jediná, ale zvolil jsem je proto, že se domnívám,
že jsou nejdůležitější. Pro uživatele jsou nejdůležitější rychlost, stabilita spoje a cena. Pro
poskytovatele to pak je obtížnost vybudování sítě, rychlost zřízení sítě, údržba sítě i možné služby
využívané na síti.
33
Obrázek 24 : Schéma tří řešení, které jsem porovnával
34
Na obrázku 24 je vidět, jaké jsou rozdíly mezi FTTH, FTTH a bezdrátovým řešením.
U řešení A, tedy bezdrátového řešení, vychází signál po metalickém kabelu do nějakého vysílače.
Z vysílače putuje signál pomocí bezdrátových technologií blíže k uživateli. Většinou příjmové
zařízení bývá na střeše uživatelova domu. Dále v domě se využijí opět metalické kabely. Řešení B,
tedy FTTB (fiber to the building – optické vlákno do budovy) funguje na propojení metalických
a optických kabelů. Většinou se jedná o zavedení optických kabelů do domu a dále po domu se
signál šíří už pomocí metalických kabelů. Řešení C je FTTH (fiber to the home – optické vlákno až
do bytu), a jak je vidět z obrázku, signál jde po optickém vlákně od serveru, až k uživateli. Optická
vlákna bývají většinou opět zakopána v zemi, výjimečně jsou povoleny opět převěsy mezi domy.
5.1 Rychlost
Rychlost je jedna z nejdůležitějších vlastností sítě. Již je pryč doba modemů, kdy se
stahovala jedna písnička 5 minut. Uživatelé požadují stále vyšší rychlost, aby mohli využívat
různorodé služby na internetu. Někteří provideři na své síti poskytují i IPTV nebo VOIP telefony.
Pro tyto služby ale již musí být síť vybavena dražší technologií. Na své praxi jsem porovnával
rychlosti na různých bodech celé sítě. Nejvyšší rychlost byla vždy na páteřních spojích sítě, které
mezi sebou jsou spojeny pouze optickým vláknem. Řešení FTTH i FTTB splňovala i ta nejpřísnější
kritéria. Rychlost byla stále velice vysoká a přitom konstantní. Proti tomu bezdrátové řešení
nedosahovalo takových rychlostí a ještě rychlost nebyla konstantní a zaznamenal jsem velké
výkyvy, například při špatném počasí. Rychlost jsem testoval na různých bodech sítě, kde byla
použita právě různá řešení síťové architektury. Kritéria pro měření byla:
Průměrná rychlost připojení
Průměrná rychlost stahování dat
Průměrná rychlost odesílání dat
Průměrná rychlost odezvy
Nejkratší odezva
Nejdelší odezva
Nejlepší měření měla technologie FTTH, kde vlákno vede přímo k uživateli. Rozdíl mezi
FTTH a FTTB nebyl nijak závratně velký. Ovšem bezdrátové spoje zde hodně zaostávaly.
Testovaný bod byl připojený 5 GHz anténou. Z toho je již jasné, že rychlost musí být omezena
35
maximální rychlostí této antény. Při použití lepší bezdrátové technologie, například laseru, by
rychlost mohla také vyrůst až na 1 Gbit. Toto řešení by bylo ovšem v podstatě nemožné, aby
k uživateli vedl přímo domů laserový spoj, protože stojí v řádu statisíců Kč. Využívá se jen na
páteřní spoje, kde není možné mít optické vlákno. V řešení FTTH a FTTB jsou použity optické
1 Gbit switche.
Měřil jsem na síti, která je připojena optickým vláknem pomocí řešení FTTH. Jak je vidět
z doložených obrázků, rychlost byla velice vysoká.
Pro měření odezvy jsem využil server www.seznam.cz, jako jeden z nejvíce
navštěvovaných serverů.
Obrázek 25: Ping na www.seznam.cz
Bylo provedeno 11 měření a výsledek byl vždy 1ms nebo dokonce menší než 1ms. Ztráty
nebyly žádné.
36
Obrázek 26: Ping na www.seznam.cz s 1000x většími pakety
Provedl jsem test opakovaně, ale s 1000x většími pakety. Odezva se prakticky nezměnila,
pouze 1 x z 12 měření byla odezva 2 ms, jinak vždy 1ms. Ztracené pakety byly opět nulové.
Odezva od daného cíle se zvyšuje jak vzdáleností, kterou paket musí urazit, tak počtem
prvků přes které paket jde. A právě proto je nejlepší varianta FTTH, kde má uživatel optické vlákno
až do bytu, což mu zaručí vysokou rychlost.
5.2 Stabilita spoje
Optimální síť nesmí být pouze rychlá, ale musí být stabilní. Stabilní ve smyslu toho, aby
v síti nebyly nejlépe žádné výpadky a rychlost byla konstantní a nekolísala. Zde opět vyšla nejlépe
FTTH. Nejméně stabilní jsou opět bezdrátové spoje. FTTH nebo i FTTB jsou stabilnější, protože
přenos signálu není ovlivněn vnějšími vlivy. V optimálním případě je vlákno zakopáno v zemi
v HDPE chráničkách. Proto je pravděpodobnost výpadku velice malá. Dalším důvodem je i to, že
síť bývá zakruhovaná a pokud se někde přeruší, signál může jít druhou stranou. Nejčastější výpadky
tedy jsou pouze v případech poruch na optických switchích, které však nejsou časté. Naproti tomu
u bezdrátových spojů jsou výpadky velice časté. Velký vliv na přenos signálu má také počasí. Při
hustém sněžení nebo dešti již signál velice slábne, nebo má úplné výpadky. Při špatné trajektorii
signálu je také možnost, že do signálu vstoupí nějaký nový předmět a signál se tak přeruší. Může se
jednat například o výstavbu nových domů, růst stromů. Antény bývají u uživatele většinou přímo na
37
střeše nebo v okně. Při dešti pak voda může zatéci přímo do vnitřku antény a přenos se tak může
opět přerušit. U bezdrátových spojů je mnoho možností, proč signál kolísá nebo úplně vypadne.
Proto jsou tyto spoje v porovnání s FTTH nebo FTTB nestabilní.
5.3 Bezpečnost
Bezpečnost je jasně nejlepší u sítí FTTH. Optické vlákno vede od uživatele přímo do
nějakého centrálního bodu, a proto je zabezpečení vysoké. U FTTB je zabezpečení již nižší, jelikož
jsou switche přímo v budově a kdokoliv se k nim může dostat. Proto se často využívají bedny na
zámky, do kterých se pak aktivní prvky vkládají. Do beden často bývá nainstalováno zařízení, které
pozná, když se bedna otevře. Pokud se otevře, pošle po síti signál na server. Server pak přes SMS
bránu rozešle technikům SMS, že bedna byla otevřena, čímž se zaručí určitá bezpečnost, že se do
switche nepřipojí nějaký „černý pasažér“. Bezdrátové sítě využívají takzvaný SSID (Service Set
Identifier), což je jedinečný identifikátor každé bezdrátové sítě. Na daném vysílači je pak většinou
nastaveno heslo pro přihlášení nebo možnost, že se k síti přihlásí jen předem nastavená MAC
adresa. I tak je ale bezdrátová síť nejméně bezpečné řešení.
5.4 Cena
Největší výhodou bezdrátových sítí je právě cena. Při připojení uživatele je třeba pouze
vysílač z nějakého bodu, kde již síť je zhotovená, přijímač u uživatele, který se většinou dá za okno
nebo na střechu. Z přijímače pak vede metalický kabel přímo do zásuvky pro konektory RJ-45.
Uživatel se tak může napojit přímo, nebo si může ještě byt pokrýt wi-fi signálem pomocí nějakého
wi-fi routeru. Celková cena i s prací technika se bude počítat na tisíce korun. Záležet bude na
přijímači, vysílači nebo délce kabelu. Řešení FTTB tak bude již zásadně dražší. Již připojení domu
optickým vláknem bude stát desetitisíce Kč. Cena připojení domu na optické vlákno je určena
délkou výkopu, kde se položí vlákno do HDPE chrániček, tak velikostí věcného břemene, které
poskytovatel musí platit majiteli pozemku. V samotném domě (panelovém domě) se vlákno přivede
do switche. V panelovém domě je optimální, pokud se jak vlákna, tak metalické kabely vloží do
husích krků, které jsou většinou schovány ve stupačkách domu.
38
Obrázek 27: Husí krky ve stupačkách
Optické vlákno přivede signál do switche. Signál je dále šířen pomocí metalických kabelů
přímo k uživateli do zásuvek s konektory RJ-45. Uživatel si pak opět může byt pokrýt ještě wi-fi
signálem pomocí wi-fi routeru. Toto řešení je již poměrně drahé a připojení jednoho panelového
domu tak může vyjít až na statisíce korun. Záleží na typu switchů, velikosti věcného břemene
a délky výkopu. Ještě dražší než FTTB je řešení FTTH. Na tomto řešení jsou nejdražší právě
potřebné výkopy, do kterých se vloží HDPE chránička s optickým vláknem. Jelikož v tomto řešení
je optické vlákno přivedeno k uživateli, neplatí se již v každém domě za optické switche. Optické
vlákno je ale dražší než metalický kabel, a proto je FTTH dražší. Na tomto řešení je drahá i práce,
protože u každého uživatele se musí optické vlákno zakončit zvlášť, což je velice časově i finančně
náročné. Uživatel má pak doma Home Gateway, která již umí vysílat i wi-fi signál po bytě. Tato
Home Gateway je ale poměrně drahá.
5.5 Obtížnost a rychlost vybudování sítě
Připojit uživatele pomocí bezdrátové technologie je velice rychlé a poměrně i snadné, stačí
jen nainstalovat vysílač, přijímač, natáhnout kabel do bytu a zabudovat zásuvku. Po nastavení
aktivních prvků je tak uživatel připojený. Připojení přímo jednoho uživatele tak trvá maximálně
několik hodin. U FTTH a FTTB je budování již velice obtížné. Jen na povolení k výkopům se může
čekat až několik měsíců. Plán vybudování u FTTH i FTTB již nemůže navrhnout obyčejný technik,
ale kvalifikovaný odborník, který zvolí optimalizovaný postup pro vytvoření sítě. Vybudování
FTTH a FTTB sítě je tedy složité a časově velmi náročné, může se jednat až o několik měsíců.
39
5.6 Údržba sítě
Údržba FTTH a FTTB je v podstatě nulová. Pokud je síť postavena správně, poskytovatel se
již o síť nemusí skoro starat. V případě bezdrátových zařízení často nastávají různé problémy, které
se musí řešit. Údržba je tak složitější a častější.
5.7 Možné služby využívané na síti
Na poskytování služeb v sítí je nejlepší FTTH, která je nejrychlejší a zároveň nejstabilnější.
A proto tyto sítě bývají často stavěny právě tam, kde poskytovatel chce zprovoznit služby v síti jako
je IPTV nebo VOIP. IPTV je velice náročná na kvalitu sítě, ale FTTH řešení je na tuto kvalitu
optimální. Ani FTTB by nemělo mít problém s VOIP a IPTV (i když se doporučuje pro IPTV
hlavně FTTH). Na bezdrátových technologiích se využívá VOIP, ale ne vždy tato služba funguje
stoprocentně. IPTV pomocí bezdrátových spojů nelze využívat.
5.8 Vícekriteriální rozhodování
Na závěr analýzy bych rád využil vícekriteriální rozhodování, abych byl schopný určit
optimální řešení. Kritéria jsem již teoreticky popsal a pro účel vícekriteriálního rozhodování jsem
vytvořil stupnici od 1 do 10 (kde 10 je nejlepší možný výsledek) a daná řešení jsem ohodnotil.
S přidělením kritérií mi pomohl pan Ing. Bohumil Holubec, který se počítačovými sítěmi zabývá
a má letité zkušenosti. Kritéria kvalifikuji dle povahy na maximalizační a minimalizační. V tabulce
číslo 7 jsou již vypsána kritéria, podle kterých se dané technologie porovnávají.
Tabulka 7: Hodnoty pro vícekriteriální rozhodování
Bezdrátové řešení FTTB FTTH
Rychlost (max) 3 7 10
Stabilita (max) 3 8 9
Bezpečnost (max) 4 7 8
Cena (min) 3 7 10
Obtížnost vybudování (min) 4 7 9
Rychlost zřízení sítě (min) 2 6 8
Údržba sítě (max) 3 8 9
Možné služby využívané na síti (max) 5 8 10
40
Dále je nutné kritéria převést na jeden typ. Pokud chceme převést minimalizační kritérium
na maximalizační, pak vybereme v řádku příslušného kritéria největší číslo a od tohoto čísla
odečítáme ostatní kriteriální hodnoty v daném řádku. Takhle jsem převedl na maximalizační
hodnoty kritéria cena, obtížnost vybudování a rychlost zřízení sítě. V tabulce jsem tato kritéria
zvýraznil červeně. Hodnoty v transformované tabulce jsem sečetl a dále zjistil ideální a bazální
alternativu. Podle [5] je ideální alternativa nejlépe představitelná varianta, která podle všech kritérií
nabývá nejlepšího hodnocení ze všech variant. Na druhou stranu můžeme definovat variantu
s nejhorším ohodnocením podle všech kritérií, takovou variantu pak nazýváme bazální varianta.
Tabulka 8: Hodnoty pro vícekriteriální rozhodování po transformaci
Bezdrátové řešení FTTB FTTH
Rychlost (max) 3 7 10
Stabilita (max) 3 8 9
Bezpečnost (max) 4 7 8
Cena (max) 7 3 0
Obtížnost vybudování (max) 5 2 0
Rychlost zřízení sítě (max) 6 2 0
Údržba sítě (max) 3 8 9
Možné služby využívané na síti (max) 5 8 10
Celkem ( ∑= ) 36 45 46
Ideální alternativa bude: 10; 9; 8; 7; 5; 6; 9; 10
Bazální alternativa bude: 3; 3; 4; 0; 0; 0; 3; 5
Po sečtení hodnot z tabulky po transformaci je vidět, že podle vícekriteriálního rozhodování
je optimální řešení FTTH. Řešení FTTB má pouze o 1 méně, zato bezdrátové řešení má o 10 méně.
V další tabulce jsem vycházel z tabulky číslo 8, kde jsem ještě přidal váhy pro daná kritéria. Váha je
hodnota z intervalu <0,1> a vyjadřuje relativní důležitost kritéria v porovnání s ostatními. Součet
hodnot vah se musí rovnat jedné. Váhy jsem opět konzultoval s panem Ing. Bohumilem Holubcem.
V tabulce 9 jsou již hodnoty, které zahrnují i váhy kritérií. Dané hodnoty jsou opět sečteny.
41
Tabulka 9 : Důležitost kritérií – váhy
Bezdrátové řešení FTTB FTTH Váhy
Rychlost 0,6 1,4 2 0,2
Stabilita 0,6 1,6 1,8 0,2
Bezpečnost 0,2 0,35 0,4 0,05
Cena 1,4 0,6 0 0,2
Obtížnost vybudování 0,75 0,3 0 0,15
Rychlost zřízení sítě 0,3 0,1 0 0,05
Údržba sítě 0,15 0,4 0,45 0,05
Možné služby využívané na síti 0,5 0,8 1 0,1
Celkem ( ∑= ) 4,5 5,55 5,65 1
Z tabulky 9 je vidět, že optimálním řešením je FTTH technologie i po započítání důležitosti
kritérií. Řešení FTTB má jen o 0,1 méně, zato bezdrátové řešení má o 1,15 méně. Z této tabulky
vychází i následující graf, kde 2 je maximum a 0 minimum.
Obrázek 28 : Graf kritérií podle důležitosti
42
6. Řešení
Na základě své praxe, teorie a empirických dat, které jsem měl možnost srovnat, jsem došel
k závěru, že pro každou lokalitu bude optimalizovaná síť vypadat jinak. Přímo pro metropolitní síť,
kde se počítá i s připojením panelových domů a kde je poměrně vysoká koncentrace uživatelů
(připojených bodů) bych navrhoval řešení, které využívá optické vlákno. Pak už je nutnost se jen
rozhodnout, jestli využít přímo FTTH, kde se optické vlákno dostane až přímo k uživateli, kde ale
tato varianta je jednoznačně nejdražší, anebo využít metodu FTTB, kde se optické vlákno zakončí
v budově, po které je dále síť rozvedena již po metalických kabelech. V metropolitních sítích bych
se tedy snažil o to, aby se využívalo co nejméně bezdrátových prvků a především se využívala
optická vlákna, pokud je to možné. Záleží na poskytovateli, jaké služby na síti budou fungovat.
Podle toho je nutné si vybrat i technologické řešení.
Pomocí vícekriteriálního rozhodování jsem došel k závěru, že řešení FTTH je optimální.
Naproti tomu bezdrátové řešení je nejméně optimální. Třetí řešení a to FTTB se velice blíží
k FTTH. Z tabulky 9 je vidět, že pokud by poskytovatel dbal na odlišné důležitosti kritérií, mohlo
by být řešení FTTB optimální. Pro můj případ je však optimální řešení FTTH. V dalších kapitolách
jsem rozepsal detailněji řešení FTTB a FTTH.
6.1 FTTB
Toto řešení je již koncipováno tak, aby síť byla stabilní, rychlá a kvalitní. Cenově je toto
řešení poměrně přijatelné. Je to dražší řešení než využití pouze bezdrátových technologií, ale
levnější než řešení FTTH. Mezi domy jsou optická vlákna zakopaná v zemi v chráničkách HDPE.
Právě tyto spoje mezi domy, které jsou zakopány v zemi, jsou velice nákladné.
43
Obrázek 29 : FTTB
Na obrázku jsou vyznačené dva panelové domy. Páteřní spoj je vyznačen žlutou čárou. Pro
zakruhování, a tím zvýšení stability sítě, jsou ještě switche propojeny mezi sebou. Tím se docílí
toho, že pokud se jedno vlákno někde poruší, tak signál půjde po druhém vlákně.
Obrázek 30: Optický switch
Jelikož v každém vchodu musí být jeden optický switch, je nutné dát pozor na bezpečnost.
Proto se využívají bezpečností bedny, kde jsou switche schovány.
44
Obrázek 31: Bedna se switchem
Z každého optického switche pak jdou přímo do pater k uživatelům metalické kabely, které
jsou zakončeny zásuvkou na RJ-45.
Obrázek 32 : Zásuvka na RJ-45 konektory
Uživatelé se již můžou do sítě připojit přímo z této zásuvky, nebo lze ještě připojit další
zařízení, jako třeba wi-fi router, aby se pokryl signálem celý byt.
6.2 FTTH
Toto řešení je v podstatě nejdražším řešením, ale také nejkvalitnějším. Na takto stavěné síti
lze využívat již IPTV tak, aby stabilně fungovala. Optické vlákno je zavedeno až do bytu do optické
zásuvky.
45
Obrázek 33: Optická zásuvka
Aktivní prvek, který musí být na každém vývodu v bytě, se nazývá Home Gateway (HAG).
Je to aktivní prvek s fiber managementem. Je to přímé napojení optického konektoru do aktivního
prvku. Většinou v sobě má i wi-fi, aby signál pokryl celý byt.
Nejvyšší výhodou FTTH je, že všechna vlákna jdou z jednoho centrálního místa přímo do
bytu. Toto centrální místo je nutné krýt agregátem, aby vše fungovalo i po přerušení dodávek
elektrické energie. Z tohoto důvodu nejsou vůbec potřeba optické switche v každém vchodu a není
třeba tak dbát na zabezpečení switchů v každém vchodu jako to je právě u FTTB.
46
Obrázek 34: Home Gateway
7. Závěr
Navrhl jsem řešení metropolitní sítě na základě analýzy a svých zkušeností, které jsem
získal na praxi. Došel jsem k závěru, že nelze obecně říci, které řešení je optimálnější. Řešení jsem
porovnával z různých hledisek a hledal jsem výhody i nevýhody daných řešení. Snažil jsem se najít
základní kritéria pro možnost porovnání tak, aby síť byla optimální pro uživatele i pro
poskytovatele. Řešení bude pro každou lokalitu odlišné, avšak pokud je to možné a poskytovatel má
dostatek prostředků a chce vybudovat kvalitní síť, na které bude moci poskytovat služby jako je
VOIP nebo IPTV, je optimální využívat technologie, které fungují na bázi optických vláken. To
znamená využití řešení FTTB nebo FTTH. Tuto variantu a použití FTTH nebo FTTB dokazuji také
vícekriteriálním rozhodováním, které jsem provedl v analýze. Dále jsem rozepsal možnosti
nastavení základního routeru a způsob svařování optických kabelů. Vše jsem se snažil doložit
i praktickými obrázky, které jsem získal na své praxi. Na závěr bych ještě jednou rád poděkoval
firmě Dupeto s.r.o. za možnost přístupu do její sítě a za konzultace s Ing. Bohumilem Holubcem
ohledně výstavby metropolitní sítě.
47
Seznam použitých zdrojů:
[1]HORÁK, Jaroslav; KERŠLÁGER, Milan. Počítačové sítě pro začínající správce. Vyd.1. Brno:
Computer Press, a.s., 2008. 327 s. ISBN 978-80-251-2073-6.
[2]DAVIS, Harold. Bezdrátové sítě Wi-Fi, průvodce úplného začátečníka. Praha: Grada Publishing,
2006. 334 s. ISBN 80-247-1421-3.
[3]HABRAKEN, Joe. Průvodce úplného začátečníka pro Počítačové sítě. Vyd. 4. Praha: Grada
Publishing, 2004. 492 s. ISBN 80-247-1422-1.
[4]KOSTRHOUN, Aleš. Stavíme si malou šíť. Vyd. 1. Praha: Computer Press, a.s., 2001. 209 s.
ISBN 80-7226-510-5.
[5]RAMÍK, Jaroslav. Vícekriteriální rozhodování : Analytický hierarchický proces (AHP). Vyd.1.
Karviná : Slezská univerzita v Opavě. 1999. 216 s., ISBN 80-7248-047-2
ODOM, Wendell. Počítačové sítě bez předchozích znalostí. Vyd. 1. Brno: CP Books , 2005. 384 s.
ISBN 80-251-0538-5
PENIAK, Peter; KÁLLAY, Fedor. Počítačové sítě a jejich aplikace LAN / MAN / WAN. Vyd. 1.
Praha: Grada Publishing, 2003. 356 s. ISBN 80-247-0545-1.
ZANDL, Patrick. Bezdrátové sítě WiFi : praktický průvodce. Vyd. 1. Brno: Computer Press, a.s.,
2003. 230 s. ISBN 80-7226-632-
Technologie přenosu dat přes optická vlákna [online]. [cit. 2010-05-15].
URL: http://pctuning.tyden.cz/hardware/site-a-internet/9994-
technologie_prenosu_dat_pres_opticka_vlakna
ŠTRAUCH, Adam. Mikrotik: seznámení s Wi-Fi krabičkou. [online]. [cit. 2010-05-15].
URL: http://www.root.cz/clanky/mikrotik-seznameni-s-wi-fi-krabickou/
48
Seznam obrázků:
Obrázek 1 : UTP – Unshielded Twisted Pair (nestíněná kroucená dvojlinka)
Obrázek 2 : STP – Shielded Twisted Pair (stíněná kroucená dvojlinka)
Obrázek 3: Koncovka RJ-45 s 8 piny
Obrázek 4: Konektor RJ-45(koncovka vodičů)
Obrázek 5: Mnohovidové vlákno se stupňovitým indexem lomu
Obrázek 6: Mnohovidové vlákno s gradientním indexem lomu
Obrázek 7: Jednovidové vlákno s jedním paprskem
Obrázek 8 : Druhy optických kabelů
Obrázek 9 : Základní konektory typu LC a SC
Obrázek 10 : Full-duplexové spojení
Obrázek 11 : Fujikura SM175
Obrázek 12 : „zalamovačka“
Obrázek 13: Svařování optického vlákna
Obrázek 14 : Repeater
Obrázek 15: 24 portový switch
Obrázek 16: Zapojení switche do sítě
Obrázek 17: Router
Obrázek 18: NanoStation M5 Air Max
Obrázek 19: Interface v aplikaci WinBox
Obrázek 20: Terminálové okno
Obrázek 21: Router s anténou
Obrázek 22 : Interface routeru
Obrázek 23 : Datový tok přes Nix.cz
Obrázek 24 : Schéma tří řešení, které jsem porovnával
Obrázek 25: Ping na www.seznam.cz
Obrázek 26: Ping na www.seznam.cz s 1000x většími pakety
Obrázek 27: Husí krky ve stupačkách
Obrázek 28 : Vícekriteriální rozhodování - graf
Obrázek 29 : FTTB
Obrázek 30: Optický switch
Obrázek 31: Bedna se switchem
49
Obrázek 32 : Zásuvka na RJ-45 konektory
Obrázek 33: Optická zásuvka
Obrázek 34: Home Gateway
Seznam tabulek:
Tabulka 1 : Porovnání vláken
Tabulka 2 : Dosah a cena kabelů
Tabulka 3 : Srovnání optických vláken podle ethernet standardů
Tabulka 4 : Porovnání základních vlastností kabelů
Tabulka 5: Chyby ve svařování optických vláken
Tabulka 6 : Základní aktivní prvky
Tabulka 7: Hodnoty pro vícekriteriální rozhodování
Tabulka 8: Hodnoty pro vícekriteriální rozhodování po transformaci
Tabulka 9 : Důležitost kritérií – váhy
50
