Skip to content

M05 Laitteet ja kaapelointi

Takaisin opintojakson aikatauluun

Opetusvideot

Video: Tietoverkot, Laitteet ja kaapelointi, osa 1

Video: Tietoverkot, Laitteet ja kaapelointi, osa 2

Video: Tietoverkot, Laitteet ja kaapelointi, osa 3

Video: Tietoverkot, Laitteet ja kaapelointi, osa 4

Kaapelointi

Kaapelointi-infrastruktuuri on tietoyhteiskunnan selkaranka. Ei ole autoliikennettä ilman teitä ja ei ole Internetiä ilman kaapelointia.

Suomessa on keskustelua "tieverkoston rakennusvelasta", mutta ei keskustelua "kaapelointivelasta". Lähinnä sen vuoksi että asennetut kaapelointi-infrastruktuurit on pääosin yksityisten yritysten omistamia (joskus historiassa yhteiskunnan, mutta yksityistämisen myötä valunut yrityksille).d companies (previously owned by the government).

Vika: Yhteiskunta on yllättävän haavoittuvainen – hapertunut kaapeli kaatoi terveysasemien puhelinverkon Turussa

Kun kaapelointi-infrastruktuurin elinkaaresta puhutaan, voi karkeasti arvioida

  • Kuparikaapelointi, vuosikymmeniä
  • Valokuitukaapelointi, vuosisatoja

Kaapeloinnin perusinfrastruktuuri

Alapuolinen kuvio esittää perusperiaatteet ja topologiat yhteiskunnan kaapeloinnissa. Kuvio ei ota kantaa käytettyyn kaapeliin.

!a

Näitä "jakelukeskuksia" (eng. distribution facilities) tai jakamoita on perustettu vuosikymmenten läpi puhelinyhtiöiden puhelinverkoston rakentamisessa.

Helsingin seudun puhelinlaitos 1882-1982 -historiikki

Aluejakamo tai kampusjakamo (eng. Campus Distribution)

Laitteiden puoli

!a

Tilaajan puoli

!a

Kuitukaapeloinnin ristikytkentä

!a

Rakennusjakamo tai sähköpääkeskus (eng. Building Distribution)
Esimerkki 1

!a

Esimerkki 2

!a

Esimerkki 3

!a

Kerrosjakamo (eng. Floor distribution)

!a

Huoneistojakamo (eng. Consolidation point or apartment distribution)

!a

Kuparikaapelointi

Kuparikaapelointi jaetaan seuraaviin kategorioihin (poislukien koaksiaalikaapelit) standardissa: (SFS-)EN 50173 -standard series concerning Generic Cabling Systems.

Nämä kategoriat karkeasti tässä

Kategoria Kanava Luokka Maximum speeds
Kategoria 3 (puhelinkaapelointi)​ 16 MHz Luokka C​ below 100Mbit/s, riippuen pituudesta
Kategoria 5​​ 100 MHz ​ Luokka D 100Mbit/s
Kategoria 5e​​ 100 MHz ​ Luokka D 1Gbit/s
​Kategoria 6 ​250 MHz ​Luokka E​ 1Gbit/s
​Kategoria 6A​ ​500 MHz​ ​Luokka EA​ 1Gbit/s
​Kategoria 7​ ​600 MHz ​Luokka F​ 10Gbit/s
​Kategoria 8.1​ ​2000 MHz​ ​Luokka I​ Tulevia standardeja 25Gbit/s / 40Gbit/s
Kategoria 8.2​ ​2000 MHz​ ​Luokka II​ Tulevia standardeja for 25Gbit/s / 40Gbit/s

Kierretty parikaapeli vähentää elektromagneettista häiriötä (eng. noise) tiedonsiirrolle

Fysiikan opintojaksolla käydään lävitse (elektromagneettisia) aaltoja, jotka syntyvät kaapelissa kulkevasta virrasta. Ja kuinka se aiheuttaa lähellä kulkeviin muihin kaapeleihin mahdollisesti häiriöitä.

Kategoria - 3 (CAT3)

Kategoria 3 kaapeli

!a

Etäisyys: riippuu teknologiasta

  • 5 kilometriä perinteiselle puhelinjärjestelmälle (eng. Plain Old Telephone System - POTS)
  • 5 kilometriä ADSL
  • 2 kilometriä ADSL full-rate
  • ~100 metriä VDSL

Liitin

RJ11 - urosliitin

!a

Puhelin liitin - RJ11 naarasliitin

!a

Asennus

Asennetaan yleensä Krone LSA-PLUS -rimoihin Suomessa.

Krone

!a

Kaapelit yhdistetään rimaan alapuolisella työkalulla (slangina: "tökkeli")

Krone Impact Terminal Tool

!a

Kategoria - 5, 6 & 7 (CAT5 - CAT7)

CAT6 U/UTP Kaapeli

CAT6 U/UTP Cable

Etäisyys: Yleensä 100 metriä

  • 10 metriä häntäkaapeloinnille
  • 90 metriä katossa/seinässä menevälle kaapeloinnille

Kaapelityyppejä

ISO/IEC 11801 määritelmä[A] Kaapelisuojaus Parisuojaus
U/UTP None None
U/FTP None Alumiinifolio
F/UTP Alumiinifolio None
S/UTP Alumiiniverkko None
SF/UTP Alumiiniverkko and -folio None
F/FTP Alumiinifolio Alumiinifolio
S/FTP Alumiiniverkko Alumiinifolio
SF/FTP Alumiiniverkko ja -folio Alumiinifolio

Kirjain ennen kauttamerkkiä tarkoittaa kaapelin suojausta. Kauttamerkin jälkeen kirjain tarkoittaa yksittäisen parin suojausta. TP -lyhenne (eng. Twisted Pair) tarkoittaa aina kierrettyä parikaapelia.

  • U – suojaamaton (eng. unshielded)
  • F – Alumiinifolio suojaus (eng. foil shielding)
  • S – Alumiiniverkko suojaus (eng. braided shielding - outer layer only)
  • TP – Kierretty parikaapeli (eng. twisted pair)
Unshielded - Unshielded Twisted Pair - U/UTP

!a

Foil shield / Foiled Twisted Pair - F/FTP

!a

Braided Shielding / Foiled Twisted Pair - S/FTP

!a

Liitin

RJ45 -liitin, yksi käytetyimmistä tietoverkkoliittimistä näinä päivinä.

!RJ45 connector

RJ45 -liittimen kaapelointi

!a

Asennus

Seinärasia tietoliikennekytkentöjä varten huoneissa.

Wall Mount Box Cat6 2xRJ45

!a

  • Note! Kaksi telekaapelointirasiaa vierekkäin, josta lähtee päätelaitteelle RJ45 liittimellä kaapelit (myös toisella puolella näkyy syöttävä kaapeli)

Toinen kaapelin pää löytyy yleensä kytkentäpaneelista kerrosjakamoista/sähköpääkeskuksesta.

24 port patch panel for RJ45

!a

Koaksiaalikaapeli

Koaksiaalikaapeli on useimmiten käytetty televisioiden antennikaapeleissa ja käytännössä aina sisäkaapelointina Suomalaisessa rakennuskannassa. Tietoverkot hyödyntävät näitä kaapelointeja Kaapelimodeemeilla (tarkemmin EuroDOCSIS standard) IP-liikenteelle tv verkkojen lävitse.

Sisäkaapelit

Koaksiaalikaapeli - sisäkäyttö

!a

Ulkokaapelit

Kaapelitelevisioverkossa esim. katukaapeloinnissa

!a

Kuitukaapelointi

Kuitukaapeleille ei ole korvaavaa teknologiaa tällä hetkellä näköpiirissä. Fotonit ovat nopein tapa siirtää tietoa. Ottaen huomioon kuitukaapelien kyky lähettää useampia eri valon aallonpituuksia, rajoitteet tulevat lähettävässä & vastaanottavassa elektroniikassa vastaan eikä kaapelissa.

Kuinka kotisi voidaan liittää valokuituverkkoon?

Varoitus: Kuitukaapelointi on vaarallista!

!a

Älä käytä tai asenna, jos et tiedä miten suojella itseäsi.

Älä osoita kuitukaapelilla silmääsi!

Yksimuotokaapeli (eng. Single Mode Fiber - SMF)

Yksimuotovalokuidut lähettävät valon aallonpituuksia 1200nm - 1600nm välillä. Kaikkein useiten 1310 nm, mutta muitakin aallonpituuksia on riippuen optiikasta ja mahdollisesta valon aallonpituuden multipleksointitekniikasta.

!a

Nämä valokuidut kattavat yleensä noin 10 - 80 km matkoja normaalilla maalla käytettävällä elektroniikalla/optiikalla. Tuhansia kilometrejä saadaan aikaiseksi merikaapeleissa & -laitteistossa.

Monimuotokaapeli (eng. Multimode Fiber - MMF)

Monimuoto kuituja on olemassa, koska ne oli halvempia tuottaa 1990 - 2010 välillä. Monimuotoa käytetään yleensä rakennuksen sisäisissä ratkaisuissa, mutta sen käyttö vähenee.

Monimuoto käyttää aallonpituutta 550nm.

Aallonpituus? Elektromagneettinen spektri? Täh?

Koko Elekromagneettinen spektri

!a

Valokuituliittimet

Valokuituliittemissä on useita eri kokoja ja malleja perustuen käyttötapauksiin.

LC -liitin - Ehkä käytetyimpi liitäntöjä tietoliikennelaitteistossa.

!a

SC -liitin - Ehkä käytetyimpiä liitäntöjä valokuitupaneeleissa.

!a

Suomessa voi törmätä myös FC- ja ST-liittimiin, mutta niiden käyttö vähenee.

!a

Kaapelityypejä

Ristikytkentä tai häntäkaapelointi

FMS OS2 OS2 LC/LC/1/2m

Ristikytkentäkaapeli, jonka molemmissa päissä LC -liittimet, 1 kuitu joka on 2 metriä pitkä

!a

FMS OS2 SC/LC/1/5m

!a

Sisäkaapelit

Tulenkestävä sisäkaapeli

!a

Ulkokaapelit

Ulkokaapeli

!a

"Yhdessä kaapelissa voi olla jopa 432 valokuitua"

Merikaapeli

Merikaapeli FYOHBMP 1,6MW

!a

"1.6mm^2 teräs langalla suojattu kaapeli vedenalaisiin asennuksiin. Voi sisältää joko 12, 24, 48 tai 96 valokuitua."

Lisää merikaapeleista?

!a

"Starting from the first transatlantic optical cable system with a single-channel per fibre pair at 280 Mbit/s in 1988, the evolution of the technology has arrived at DWDM systems on transoceanic links with a capacity of 128 × 10 Gbit/s per fibre pair."

Merikaapeleiden kartta

Asennus

Yleensä 24 valokuidun kytkentäpaneeli asennetaan 19" laitekaappiin.

24 -porttinen SC -liittimen valokuitupaneeli

!a

Esimerkki 2

!a

196 valokuituristikytkentä

!a

!a

Valokuidun hitsausta vasemmalla ja maahan upotettava jatko-/haaroituslaatikko

!a

Tarkemmin kyseinen NC-450 jatko-/haaroituslaatikko

!a

TBK-8 jatko-/haaroituslaatikko

!a

Laitteita

Tietoverkkolaitteet ovat kestäviä laitteita, mutta niilläkin on elinkaarensa.

Hieman arvioituja elinkaaria eri laitteille:

  • Matkapuhelimet, 2 years
  • Pöytätietokoneet, 3 - 6 years
  • Kannettavat tietokoneet, 2 - 5 years
  • Verkkolaitteet, 6 - 10 years

Nämä ovat tietenkin vain raakoja arvioita, mutta laitteita täytyy välillä uusia. Joko varaosien tarjonnan vuoksi (tuki päättyy) tai uusien tekniikoiden saamiseen käyttöön yritykselle (esim. Software-Defined Networking).

Aloitamme matkamme vanhasta uuteen.

Hubi tai Toistin (eng. Hub / toistin)

Olkoot sähkövirtaa tai fotoneita kaapelissa, signaali vaimenee kaapelissa pitemmillä matkoilla.

Tämä tarkoittaa että toistimia pitää asentaa nostaakseen signaalin voimakkuutta. Toistimia on ollut pitkään teknologiassa ja kenties tässä yksi syy miksi rikkinäinen puhelin on suosittu lastenleikki.

Yksittäinen Morse -toistin

!a

Ethernet toistin - kuparikaapelointi

!a

Ethernet toistin - valokuitukaapelointi

!a

"Submarine fiber has attenuation. Repeaters are used for optical signal amplification. Repeaters are placed every 60km to 70km."

Moniporttinen Ethernet toistin - toiselta nimeltään 'Hubi'

!a

Hubit ja toistimet ovat loistavia laitteita tietoliikenteen tutkimiseen. Ja tämä tuokin meidät...

TAP / Verkon monitorointi

On laitonta häiritä ja (sala)kuunnella tietoliikennettä Suomessa
5 § Vaitiolovelvollisuus ja hyväksikäyttökielto

Se, joka on ottanut vastaan tai muutoin saanut tiedon luottamuksellisesta viestistä tai tunnistamistiedosta, jota ei ole hänelle tarkoitettu, ei saa ilman viestinnän osapuolen suostumusta ilmaista tai käyttää hyväksi viestin sisältöä, tunnistamistietoa tai tietoa viestin olemassaolosta, ellei laissa toisin säädetä.

  • https://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2004/20040516

Koska voimme toistaa signaaleja, voimme myös tehdä moniporttisia toistimia, jossa - Yksi portti vastaantulevalle liikenteelle - Yksi portti lähtevälle (toistetulle/vahvistetulle) liikenteelle - Yksi portti "monitorointia" varten liikenteelle (lue: salakuuntelulle?)

Kuten mainittu, nämä ovat upeita välineitä tietoverkkojen opiskeluun, mutta väärissä paikoissa ne voivat olla haitallisia/laittomia.

Suomessa; Tiedustelulait etenevät, mutta perustuslakivaliokunta vaatii useita muutoksia

Laitteistoa on kuitenkin saatavilla.

1-Link LC valokuitu TAP

!a

Ethernet kuparikaapelointi TAP

!a

Modeemi

Tietoliikennekaapeleilla on modulaatioita käytössä, jotta saadaan tiedonsiirrosta enemmän kaistaa, häiriönsietokykyä ja taajusalueen käyttöä. Tämä tarkoittaa että modeemeja on ollut useita erilaisia vuosien varrella, modulaatiotekniikoiden kehittyessä.

Modeemin tyyppi riippuu mitä elektromagneettisen spektrin aluetta käytetään ja mihin siirtomediaan (ilma, kuparikaapeli, valokuitukaapeli) tietoliikennettä pyritään saamaan.

Minun vanhoja modeemeita 28.8k, 56.6k ja 14.4k

!a

Kytkin

Kytkimet ovat kaikkein yleisimpiä tietoverkkolaitteita rakennuksissa joissa on fyysinen kupari- tai valokuituverkko.

Fyysiset kytkimet

Kytkimiä on kiinteistä modulaarisiin ja pienistä kytkimistä suurten yritysten tarpeisiin kattaviin.

HPE 1820-8G kytkin koti/pienyritys käyttöön

!a

  • Lähde: HP
Extreme Networks 5720 -sarjan kytkimiä verkon reunalle

!a

Aruba Networks 5400R -sarjan modulaarinen kytkin

!a

Kerrostalot Suomessa

Melkein kaikilla kerrostaloilla on kytkin heidän sähköpääkeskuksessa. Sitä kytkintä operoi internetpalveluntarjoaja (eng. ISP).

Liityntäverkon toteutus taloyhtiöihin - Case Keski Suomen Valokuituverkot Oy, Markus Turunen

Teollisuuden rakennukset

Myös eri teollisuuksien rakennuksilla (esim IT-Dynamo) on kytkimiä laitekaapeissa/ristikytkennöissä.

!a

Langattomat tukiasemat

Suurinosa tietoliikenteestämme on verkonreunalla langatonta, kuten 4G / 5G tai WLAN. Tämä kuitenkin tarkoittaa että langaton tiedonsiirto kattaa vain

  • WLAN, satoja metrejä
  • 4G / 5G, kilometrejä

Näihin etäisyyksiin vaikuttaa käytetyt taajuudet, suunnatut antennit, näköyhteys ja sääolosuhteet. Kaikki edellämainituista vaikuttaa elektromagneettisen spektrin etenemään ja sinällään aiheuttaa epästabiiliutta yhteyksille.

Tukiasema Suomen metsikössä, jossa peilit asennettuna antennin yläosaan

!a

Hyvin usein kuluttajille tutuin laite on WLAN / Modeemi / Reititin / palomuuri -laite. Tälläinen laite tulee usein kotiin asennettavaksi Internet yhteyden kanssa ja näiden laitteiden markkina on todella kilpailtu. Täten yhteen laitteeseen työnnetään kaikkia eri toiminnallisuksia, mutta kuluttajatason hallinnalla/elinkaarella/korvattavuudella.

Langaton WLAN tukiasema

!a

Reititin

Kaupalliset reitittimet ovat Internetin selkäranka. Reititin voi kytkeytyä operaattorin verkkoon (eng. WAN) monella eri vaihtoehdolla, pitäen yrityksen "linjoilla" dynaamisen reitityksen avulla.

Cisco 5000 Enterprise Network Compute System Family

!a

Palomuurit

Palomuurit ovat yleensä OSI Mallin kerros 3 reitittimiä, mutta laajemalla kyvyllä tarkastella liikennettä. Niiden kautta voidaa pakottaa palomuuripolitiikoita tietoliikenneverkkoon jossa;

  • Kielletään (eng. Deny)
  • Sallitaan (eng. Permit)
  • Estetään, Lähettämällä TCP RST tai ICMP port unreachable viesti lähettäjälle
  • Salataan/puretaan salaus (esim. VPN -yhteydessä)
  • Autentikoidaan (e.g. pakotetaan kirjautumisportaaliin)
  • Priorisoidaan (Lisätään palvelunlaadun merkkaus esim. TOS or DSCP)
  • Jonotetaan (Lisätään liikenne jonoon ja annetaan jonotusalgoritmin purkaa jonot)
  • Suodatetaan (esim. pyyhitään haitallisia ohjelmia liikenteestä)
  • ja tarkkaillaan (logitetaan ja monitoroidaan liikennettä)

Kaikki nämä antavat verkon ylläpitäjällä lisää valtaa pakottaa joku tietoturvapolitiikka tietoverkkoon. Palomuurit ovat yleensä kehäsuojausta/-puolustusta (kyberturvallisuudessa), joka riippuu hieman palomuurien asemoimisesta tietoverkossa.

Kyberturvallisuuskeskuksen yhdyskäytäväohje

Paloalto PA-220

!a

Paloalto PA-7050

!a

Cisco Adaptive Security Appliance (ASA) & Firepower -sarja

!a

Laite- tai ristikytkentäkaapit

Yleensä tietoverkkolaitteet asennetaan erilliseen huoneeseen

!a

  • Kerrosjakamo
  • Talojakamo tai sähköpääkeskus
  • tai suoraan konesaliin

Nämä ympäristöt tarvitsevat vakaan asennuskaapin tai ristikytkentäkaapin. Kaapin malli riippuu käyttökohteesta/-tarkoituksesta.

Verkkolaitteiden tulee olla lukkojen takana Liikenne- ja viestintäministeriön suosituksen mukaisesti

Suositus 306 / 2019 Kiinteistöjen laitetilojen lukitus

Kiinteistön sisäverkko

Yleisesti 'räkkiyksiköistä'

Laitekaappi tai ristikytkentäkaappi jaetaan yleensä räkkiyksikköihin (eng. Rack Units), joka ilmaistaan yleensä RU tai pelkkä U esim. 9U.

Räkkiyksikkö on yleensä 19 tuumaa leveä (482,6mm) euroopassa

Räkkiyksikön korkeus on 1RU = 1,75 tuumaa = 44,45mm

Laitekaappien ongelmana on yleensä

  1. Jäähdytys
    • Verkkolaitteet ja palvelimet tuottavat lämpöä
  2. Kaapelointi
    • Hyvin usein laitteet tarvitsevat tietoverkkoja ja sähköä

Seinäkaapit

Digitus 6U 10" Seinäkaappi

!a

Lattiakaappi

Toten G3 19" Floor Cabinet 18U 600X800 Perforated Door

!a

Täysikokoiset kaapit

Syvyys 600, leveys 600 (600x600)

Tämän kaapin leveys mahdollistaa enemmän kaappeja huoneeseen, mutta laitteilla on vähemmän kaapelointi- ja jäähdytystilaa.

600x600 19" laitekaappi, joita saa 24U - 42U korkeuksisina

!a

Syvyys 600, leveys 800 (600x800)

Leveämpi kaappi (800mm) antaa tilaa kaapeloinnille ja ilmankierrolle.

600x800, 19" laitekaappi, joita saa 24U - 42U korkeuksisina

!a

Syvyys 800, leveys 800 (800x800)

Yleensä suurin kaappikoko. Helppo asentaa kaapeloinnit ja ilmankierrot kaappiin. Vie paljon tilaa huoneesta.

800x800, 19" laitekaappi, joita saa 24U - 42U korkeuksisina

!a

Asennusmateriaalia kaappeihin

Sähkö

Laitekaappiin asennettava sähköpaneeli (SCHUKO -liittimillä)

!a

Hyllyt

Hylly 19" kaappiin (max. 60kg)

!a

Täysin ylimääräisiä materiaaleja asennuksista

Keski-Suomen Sairaanhoitopiiri - Sairaala Nova - ICT -luento, JAMK / IT-instituutissa 26.11.2019

Video alkaa tietoverkkoon liittyvästä kohdasta...

Microsoft Stream (sharepoint) video

Ramboll - Sairaala Nova - sähkösuunnittelu (tietoliikenne) uuteen sarairaalaan, JAMK / IT-instituutissa 10.12.2019

Video alkaa kaapelointidokumentaatiosta...

Microsoft Stream (sharepoint) video

Jatka harjoituksiin!

Fyysinen osuus

Kertaa materiaalia pienellä tietovisalla?

Tietoverkot Quiz - M05 Laitteet ja kaapelointi

Takaisin opintojakson aikatauluun?

Takaisin opintojakson aikatauluun

Lisenssi

Tämän opintojakson materiaalin on kirjoittanut Karo Saharinen ja se on lisensoitu Creative Commons Nimeä-EiKaupallinen-EiMuutoksia 4.0 Kansainvälinen -lisenssillä.

Creative Commons -lisenssi