Elektroinstallasjon 3 : kommunikasjons-, signal- og alarmanlegg 8200416461 [PDF]

Zitiervorschau

Roger Eide og Birger Grønning

Elektroinstallasjon 3 Kommunikasjons-, signal- og alarmanlegg Bokmål

' Dep°S'^teket

Universitetsforlaget

© Universitetsforlaget AS 1995 ISBN 82-00-41646-1

Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven og fotografiloven eller i strid med avtaler om kopiering inngått med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk.

Godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter til bruk i den videregående skolen 1995.

Spørsmål om denne boka kan rettes til: Universitetsforlaget Postboks 2959 Tøyen 0608 Oslo

Illustrasjoner: David Keeping, Freddy Klaudiussen, Bjørn Norheim og forfatterne Omslag: Tor Berglie Sats: Brødr. Fossum AS, Oslo 1995 Trykk: GCS A/S, Oslo 1995

Forord Elektroinstallasjon 3 er en av en serie på fire bøker som er utviklet for å dekke hele pensumet på VKI elektro etter ny læreplan. Boka bygger videre på pensumet fra grunnkurset i emnet kommuni­ kasjons-, signal- og alarmanlegg og dekker alle mål og hoved­ momenter i modulene 5, 6 og 7 etter ny læreplan.

Boka starter med tele- og dataanlegg der emnene tele- og datanett, datakommunikasjon, kablingssystemer, elforsyning til datanett og datasikkerhet blir grundig gjennomgått. Deretter følger alarman­ legg der brann- og tyverianlegg blir gjennomgått med henblikk på lover og forskrifter, teknologi, utstyr, virkemåte, montasje og feil­ søking. Boka avsluttes med signalanlegg der en viderefører pen­ sumet på grunnkurs innenfor antenneanlegg og parabolantenner.

Hver kapittel inneholder rikelig med oppgaver og øvinger og prosjektoppgaver.

Trondheim august 1995 Roger Eide og Birger Grønning

Innhold 1 Tele- og dataanlegg.......................................... 7 1.1 Tele- og datanett ................................................. 8 Telefonnettet...................................................... 9 ISDN................................................................... 10 Teleksnettet........................................................ 15 Personsøkertjenesten ........................................ 15 Mobiltelefontjenesten....................................... 16 Datanett .............................................................. 17 Kabelanlegg for overføring av kringkastingssignaler............................... 19 Kringkastingstjenesten ..................................... 20 Overføringsmedier for tele- og datasignaler .. 21 Kontrollspørsmål.............................................. 22 Oppgaver............................................................ 22 1.2 Datakommunikasjon........................................... 23 Hva er datakommunikasjon? ........................... 23 Krav til nettet..................................................... 24 Noen grunnleggende begreper og definisjoner.......................................... 24 Modulasjon og linjekoding.............................. 26 Modem ............................................................... 27 Lokale datanett - LAN..................................... 27 Typer av lokalnett............................................. 28 Hva er en protokoll? ......................................... 30 Kabling av lokalnett ......................................... 31 Konfigurering av nettverkskort....................... 33 1.3 Kablingssystemer ............................................. 35 Kabler og kontakter.......................................... 35 Kabeldempning ................................................. 38 Systemer for strukturert kabling..................... 39 Praktisk kabling av IT-anlegg.......................... 43 Dokumentasjon for teleinstallasjoner............ 45 Kontrollspørsmål.............................................. 45 1.4 Elforsyning til datanett ..................................... 46 Elforsyning........................................................ 46 Overspenningsvem........................................... 46 Beskyttelse mot transientspredning gjennom signalledere............................... 47 Nettstøy filter...................................................... 49 Grov vern............................................................. 50 Finvem................................................................ 51 Jording................................................................ 52 Avbruddsfri strømforsyning ............................ 52 Spenningsstabilisering....................................... 54 Kontrollspørsmål............................................... 54

1.5 Datasikkerhet.................................................... 55 To typer datakriminalitet ................................. 55 Hvordan beskytte seg mot data­ kriminalitet ............................................... 56 Sikkerhetstiltak ................................................. 57 Passord og overføring ....................................... 58 Øving .................................................................. 59

2 2.1 2.2 2.3

Alarmanlegg..................................................... Innledning.......................................................... Regelverk........................................................... Sikring ................................................................ Oppgaver........................................................... Hva skal sikres? ................................................ Oppgaver........................................................... 2.4 Oppbygning av et alarmanlegg ....................... Oppgaver........................................................... 2.5 Tegning av skjemaer......................................... Oppgaver........................................................... 2.6 Alarmsløyfer...................................................... Oppgaver........................................................... 2.7 Detektorer.......................................................... Automatiske detektorer.................................... Oppgaver........................................................... 2.8 Alarmvarsling ................................................... Høyttaler............................................................ Sirener................................................................. Oppgaver........................................................... 2.9 Alarmoverføring til en alarmsentral .............. Oppgaver........................................................... 2.10 Anleggstyper...................................................... Oppgaver........................................................... Kabler og montering......................................... Prosjektoppgave ............................................... Oppgaver........................................................... Feilsøking og kontroll......................................

61 62 62 63 65 65 67 67 71 71 74 75 76 76 81 83 85 85 85 86 86 88 89 92 92 95 96 96

3 Brannalarmanlegg.......................................... 3.1 Innledning.......................................................... 3.2 Brannteori .......................................................... Brannutvikling.................................................. Varmeoverføring............................................... Røykutvikling..................................................... Oppgaver............................................................

101 102 102 103 104 105 108

3.3 FG-reglene......................................................... Anleggets virkemåte......................................... Anleggets omfang og prosjektering .............. Installasjon av anlegg ...................................... Kontroll av anlegg ............................................ Oppgaver ........................................................... 3.4 Brannalarmtyper............................................... Konvensjonelle systemer................................. Adresserbare systemer..................................... Analoge systemer ............................................. 3.5 Automatiske brannalarmanlegg...................... Brannalarmsentral ............................................ Brannkjennetegn............................................... Varmedetektorer ............................................... Røyk og røykdetektorer................................... Detektorsløyfer ................................................. Eksempel på en enkel brannsentral ............... Montasje av detektorer .................................... Kabeltyper......................................................... 3.6 Brannalarmanlegg i landbruk ......................... Oppgaver ........................................................... Montering og funksjonsprøving av et automatisk brannalarmanlegg................

109 109 111 114 114 117 117 118 118 118 121 121 122 123 125 130 131 132 134 135 137

4 Antenneanlegg ................................................ 4.1 Innledning.......................................................... 4.2 Kabelnett ........................................................... Tekniske forskrifter .......................................... 4.3 Antenner............................................................ Omregningstabell for signalspenning............

139 140 141 142 142 143

138

4.4 Antenneegenskaper........................................... Enkel halvbølgedipol........................................ Signal/støy-forhold ........................................... 4.5 Mottakerantenner.............................................. FM-antenner og fjemsynsantenner................. Bredbåndsantenner ........................................... Kabelantenner.................................................... Stablede antenner.............................................. Tvillingantenner ................................................ LMK-antenner .................................................. 4.6 Forsterkere ......................................................... 4.7 Antennekabler.................................................... 4.8 Passive enheter.................................................. 4.9 Dokumentasjon................................................. 4.10Montering av antenneanlegg........................... Oppgaver........................................................... Arbeidsoppgave ................................................

143 145 146 146 146 148 149 149 150 150 150 151 153 154 156 158 159

5 Parabolantenneanlegg ................................. 5.1 Innledning.......................................................... 5.2 Satellittkringkasting.......................................... Polarisering........................................................ Kommunikasjonssatellitter .............................. Satellittposisjoner ............................................. 5.3 Paraboltyper....................................................... Gregoriansk antenne ......................................... Offsetantenne..................................................... Direkterettet antenne (lokalantenne) ............. 5.4 Antennemontering ............................................ Oppgaver........................................................... Stikkord.....................................................................

161 162 162 164 164 164 165 166 166 166 167 168 169

Kapittel 1

Tele- og dataanlegg

Dette kapitlet gir først en innføring i forskjellige telenett. Så følger en innføring i datakommunikasjon med blant annet disse emnene: • begreper og definisjoner • modulasjon og linjekoding • lokale datanett • kabler og kablingssystemer • nettverkskort, protokoller og datasikkerhet • elforsyning til datanett

7

1.1 Tele- og datanett Dagens tele- og datanett gir muligheter for mange tjenester for brukerne. Det kan være offentlige nett, drevet av Telenor (nytt navn på Televerket), eller private nett drevet av selskaper og insti­ tusjoner. Private nett kan være lukkede mobiltelefonnett eller lo­ kale datanett (LAN), med tilgang for utvalgte brukere. Offentlige nett er tilgjengelige for alle som har det nødvendige utstyret. Dette kan være telefonnettet, de to offentlige datanettene Datapak og Datex eller de tre mobiltelefonnettene NMT-450, NMT-900 og GSM. Se figur 1.1.

I dette kapitlet skal vi se på de offentlige nettene og presentere de tjenestene disse nettene tilbyr.

Figur 1.1

8

Telefonnettet Telefonnettet skal knytte sammen telefonabonnenter slik at en abonnent kan få forbindelse med en hvilken som helst annen abonnent, både nasjonalt og internasjonalt. Telefonnettet er vel det best utbygde telenettet i Norge, med ca. 2 mill, abonnenter. På te­ lefonnettet overføres disse tjenestene:

- telefontjenesten - telefaks - personsøkertj enesten - mobiltelefontjenesten - dataoverføring (via modem) Fjernsentral klasse I (FS I):

Fjernsentral klasse II (FS II):

Telefonnettet er oppbygd av sentraler og overføringsmedier. Overføringsmediene er kabler og radiolinjer for innenlandstra­ fikk; trafikk til utlandet går også via satellitt. For sentralene har vi fire klasser eller nivåer, avhengig av hvilken funksjon de har. Fi­ gur 1.2 viser symboler og betegnelser for disse klassene.

Gruppesentral (GS):

Endesentral (ES):

Figur 1.2 Telefonsentraler. Betegnelser og symboler

Tidligere har det også vært fjemsentraler i klasse III. Disse blir i løpet av 1995 nedgradert til ende sentraler.

Den enkelte sentralklasse har tradisjonelt hatt sin spesielle funk­ sjon:

Endesentralene var for tilkopling av abonnenter, via en totråds forbindelse. De samlet opp trafikk fra abonnenter i en bydel eller en bygd. Gruppesentraler samlet opp trafikk fra flere endesentraler og for­ midlet den videre til fjernsentral III og til slutt fjernsentral II.

Fjemsentraler II ble plassert i noen større byer. Alle FS II var koplet sammen til et landsomfattende nett sammen med FS I (i Oslo), som formidler trafikk til og fra utlandet. Figur 1.3 viser denne strukturen, og viser også en FS Ill-sentral.

Figur 1.3 Sammenkopling av telefonsentraler

Denne noe strenge strukturen er etter hvert endret. I flere år er gruppesentraler, som bare skulle formidle trafikk fra endesentra­ ler, blitt tilkoplet abonnenter. En mer omfattende endring med en ny struktur blir gjennomført i løpet av 1995. Denne nye nettstruk­ turen har fått betegnelsen målnett. FS III forsvinner som egen sen­ tralklasse og blir nedgradert til endesentraler og tilkoplet abon­ nenter. Også den tradisjonelle sammenkoplingen der ES skal knyttes til GS, som igjen knyttes til en fjernsentral, er endret. I målnettet kan en endesentral knyttes direkte til en FS II. Et eksem­ pel fra Trondheim vil belyse dette.

9

I Trondheim finner vi en FS II sammen med flere gruppesentraler og endesentraler. På Husby, som er en bydel i Trondheim, ligger en endesentral. Denne er det planlagt å knytte til to gruppesentra­ ler som dekker to andre bydeler. I tillegg blir den knyttet til FS II i Trondheim og en FS II som ligger i Ålesund, se figur 1.4.

Figur 1.4 Eksempel på den nye nettstrukturen, målnettet Forbindelse mellom to abonnenter på Husby blir satt opp via endesentralen på Husby. Forbindelse mellom en abonnent på Husby og en abonnent i en annen by settes opp via FS II i Trondheim el­ ler FS II i Ålesund. Dersom den anropte abonnenten er i et annet sentralområde i Trondheim, kan forbindelsen settes opp via en av gruppesentralene i Trondheim, som dekker noen bydeler, eller den kan settes opp via FS II i Trondheim, som dekker alle bydelene. Faktisk kan en slik forbindelse mellom to abonnenter i Trondheim også settes opp via FS II i Ålesund og FS II i Trondheim. Hensik­ ten med slike alternative forbindelsesveier er større sikkerhet. Dersom en kabel mellom to sentraler blir ødelagt, for eksempel ved graving, kan et anrop dirigeres en av de alternative veiene.

I det internasjonale telefonnettet har vi et nett av transittsentraler som binder sammen de enkelte lands utenlandssentraler.

ISDN ISDN står for Integrated Services Digital NetWork. På norsk har en valgt betegnelsen det tjenesteintegrerte digitale nettet.

Dette er et heldigitalt nett, ført fram til den enkelte abonnent, for overføring av tale, tekst, data, bilder og meldingsformidling på samme linje, det vil si en abonnentkontakt for alle tjenestene. Se figur 1.5 og sammenlikn med figur 1.1.

10

Minibank

tilbakeringing

Figur 1.5

Standard overføringshastighet i ISDN er 64 kbps (kilobiter per se­ kund). Prøvedrift ble satt i gang i 1990 i Trondheim, Oslo, Bergen og Sta­ vanger, mens regulær drift ble startet i 1994. Antall abonnenter ved utgangen av 1994 var ca. 5000. Det ventes å stige til 15 000 i løpet av 1995.

I 1993 ble Euro-ISDN introdusert. Det er et felleseuropeisk sys­ tem som erstatter «gamle» nasjonale løsninger som ikke var kom­ patible (forenlige), det vil si som ikke kommuniserte over lande­ grensene. I Norge tilbys bare Euro-ISDN i dag.

11

. nSo^øt'°9 fnas\°nS

2 Mb/s

1^»

QetaW^°

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

Figur 1.6 Integrasjon av gamle og nye tjenester

Abonnenttilknytning ISDN tilbys i dag som grunntilknytning (GT) og som utvidet til­ knytning (UT). Grunntilknytning gir abonnenten to B-kanaler og en D-kanal, betegnet med 2B+D. GT blir foreløpig tilbudt med Dkanalen bare til signalering (16 kbps). Senere skal den også kunne brukes til datakommunikasjon med hastigheten 9600 bps.

Utvidet tilknytning gir 30 B-kanaler og en D-kanal. Hver B-kanal har en overføringshastighet på 64 kbps, og D-kanalen er også på 64 kbps.

Figur 1.7 Grunntilknytning i ISDN

12

Telenor går inn til abonnenten med en totråds forbindelse som av­ sluttes med en boks NT1 (nett-termineringsenhet 1). Til denne boksen kopler abonnenten sine apparater, TE1 og TE2. Tilkoplin­ gen skjer via en firetråds kabel, som vist på figuren. Apparater (terminaler) av typen TE1 er ISDN-apparater, det vil si apparater som kan koples direkte til ISDN. Det kan for eksempel være et ISDN-telefonapparat eller en telefaksmaskin gruppe 4. Apparater av typen TE2 er ikke tilpasset ISDN, men kan koples til ISDN via en terminaladapter, TA. Terminaladapteren tilpasser signalene fra disse apparatene til ISDN. TE2-apparater kan for eksempel være vanlige («gamle») analoge telefonapparater eller en datamaskin som tilkoples via serieporten. På figur 1.7 er det markert R-, S- og U-grensesnitt. I forbindelse med ISDN har vi fire grensesnitt, som kalles R, S, T og U. Et gren­ sesnitt er en spesifisert sammenkopling av to eller flere enheter. Spesifiseringen gjelder det mekaniske (f.eks. type kontakter), det elektriske (nivåer på strømmer og spenninger) og det funksjo­ nelle, det vil si hvilke funksjoner som skal utføres i sammenkop­ lingen. S-grensesnittet gjelder altså for ISDN-terminaler (appara­ ter), R-grensesnittet ligger mellom en TE2-terminal og en termi­ naladapter, mens U-grensesnittet gjelder for selve overføringsmediet, altså kabelen inn fra Telenor. Inntil 8 terminaler kan kop­ les sammen på denne måten.

Figur 1.8 viser utvidet tilknytning.

Figur 1.8 ISDN, utvidet tilknytning

Vi ser her en digital hussentral som er tilpasset ISDN. Slike hussen­ traler blir i ISDN-sammenheng betegnet NT2 (nettermineringsenhet 2), og kalles ISPBX (Integrated Services Private Branch Ex­ change) eller tjenesteintegrert hussentral. Mellom NT1 og NT2 har vi T-grensesnittet. Ellers ser vi at alle apparatene som er tilkoplet sentralen, er ISDN-apparater, og de tilkoples over S-grensesnittet. 13

Det finnes også to bredbåndskanaler, HO (384 kbps) og Hl2 (1920 kbps). De er bare aktuelle som permanente tjenester, «forhånds­ bestilt» fra Telenor. En viktig egenskap ved ISDN er meget kort oppkoplingstid: 1-2 sekunder. Vi skal nevne noen viktige anvendelser av ISDN: Filoverføring - Eurofile. Eurofile er en internasjonal standard for filoverføring via ISDN. Filoverføringen krever at datamaskinen er utstyrt med et ISDN-kort og programvare som følger denne stan­ darden. Da er en sikret kompatibilitet med andre Eurofile-brukere, uansett type datamaskin. (En Macintosh-maskin kan for eksempel kommunisere med en IBM-kompatibel pd.) Prisen på et slikt ISDN-kort er i dag relativt høy, fra ca. 4000 kr og oppover, men vil antakelig gå ned. Eurofile-kompatibel programvare følger som regel med slike kort. Eurofile-standarden er definert for kommuni­ kasjon på to B-kanaler samtidig, slik at hastigheten blir 128 kbps. I tillegg kan en ha datakompresjon som øker hastigheten til om lag 500 kbps. Dette overstiger hastigheten på modemer, selv om de bruker datakompresjon.

Sammenknytning av to lokalnett (LAN-LAN). Lokalnett blir nærmere gjennomgått i kapittel 1.2. Det er en sammenkopling av flere datamaskiner, slik at disse har tilgang til felles programvare og data og muligheten til å dele for eksempel laserskrivere og plottere. Mange bedrifter har atskilte avdelinger, der hver avdeling har sitt lokalnett. Ved hjelp av ISDN kan disse lokalnettene koples sammen. Sammenknytning av lokalnett og en fjern, frittstående pd. An­ satte med hjemmekontor kan kople sin pd opp mot bedriftens lokalnett via ISDN.

Tilknytning av telefaks, gruppe 4. Telefaks gruppe 4 er en ny standard for telefakskoding og -overføring. Den gir høyere grafisk oppløsning enn dagens telefaks (gruppe 3) og raskere overføring. En A4-side kan overføres på så kort tid som 1,5 s. ISDN-telefoni med høykvalitets lydoverføring. Siden ISDN er digitalt, er det svært lite støy på overføringen av tale. I tillegg kan ISDN tilby overføring med 7 kHz båndbredde. Dette gir vesentlig bedre lydkvalitet enn vanlig telefonbåndbredde, som er på 3,1 kHz. En interessant mulighet er A-nummeroverføring. Det vil si at vi kan se på en tegnrute hvem som ringer opp. Andre interessante anvendelser er videooverføring for bruk i videokonferanser og fjernundervisning.

14

Teleksnettet Teleksnettet er et eget verdensomspennende nett for overføring av tekst. Det er også det eldste av telenettene. Det norske teleksnettet er oppbygd omkring to automatiske telekssentraler, plassert i Oslo og Bodø. De håndterer både innenlandstrafikken og utenlandstrafikken. En av de største fordelene med teleks har vært at det er verdens­ omspennende, og at anbud og kontrakter som er overført på teleks, er juridisk bindende. Hastigheten på teleks er imidlertid svært lav, ca. 400 tegn per mi­ nutt. Med dagens gode tilbud på billige telefaksmaskiner som opererer med langt større hastigheter, er teleks i ferd med å bli to­ talt utkonkurrert. I dag brukes teleks vesentlig for overføring til Øst-Europa og Afrika.

Personsøkertj enesten Ut fra et miljøperspektiv kan person­ søkere være årsak til lydforurensing (støy). De kan ved ufornuftig bruk virke forstyrrende på møter og samtaler («møteplagere») og bør brukes med varsomhet og fornuft.

Dette er en tjeneste som er delvis knyttet til telefonnettet. En per­ son som er utstyrt med en personsøker, kan anropes ved hjelp av et telefonapparat. En personsøker er en spesiell radiomottaker i lommeformat. Hver personsøker har sitt spesielle nummer. Når dette nummeret tastes på et telefonapparat, blir anropet dirigert via telefonnettet til en egen personsøkersentral, som formidler anropet videre til det spe­ sielle personsøkersendemettet. Det siste leddet i dette sambandet er altså trådløst.

I sin enkleste form vil en personsøker bare gi et lydsignal, som varsler mottakeren om å ringe et avtalt telefonnummer. Mer avan­ serte systemer kan overføre både tall (f.eks. telefonnummer) og tekst (f.eks. meldinger til mottakeren).

I Norge har vi to personsøkemett. Det ene nettet gir tjenestene PStone, som bare gir et lydsignal, og PS-tall, som overfører telefon­ nummer. Dette nettet bruker to frekvenser 148,05 MHz, betegnet som Fl, og 148,1 MHz, betegnet som F2. Det andre nettet gir tje­ nesten PS-tekst, betegnet som F3, og overfører både tall og bok­ staver. Sendefrekvensen for dette nettet er 169,8 MHz. Personsøkertjenesten deler landet inn i søkeregioner. Fl-F2-nettet har ti søkeregioner, mens F3-nettet har tre søkeregioner. En bruker kan abonnere på søk i en eller flere søkeregioner, eller i hele landet.

15

Mobiltelefontjenesten Norge har verdens største tetthet av mobilelefoner regnet etter folketall. På de neste plassene følger Sverige og Finland. I oktober 1995 ble mobilabonnent nummer 1 million registrert i Norge.

Mobiltelefon er blitt et miljøproblem i Norge. Bruk av mobiltelefon på busser, tog og i restauranter er støyende og til ubehag for andre personer. Det samme gjelder mobiltelefoner som ringer under møter. Det er god etikk å slå av personsøkere og mobiltelefoner når man befinner seg i offentlige lokaler.

Den offentlige mobiltelefontjenesten består av systemene NMT-450, NMT-900 og GSM. I tillegg skal vi presentere Mobitex, som er et system for dataoverføring på radio.

NMT står for Nordisk Mobil Telefon og er, som navnet sier, et fel­ les system for de nordiske landene Norge, Sverige, Danmark og Finland. Andre land har bygd ut mobiltelefonnett etter det samme konseptet, slik at NMT ikke er begrenset til de nordiske landene. GSM står for Global System for Mobil communication. Det er et felleseuropeisk system, men det blir også bygd ut i land utenfor Europa. Et mobiltelefonnett består av mobiltelefonsentraler, basisstasjoner og mobile stasjoner. Mobiltelefonsentralene kopler mobiltelefon­ nettet til det faste telefonnettet. Basisstasjonene er faste radiosta­ sjoner som utgjør bindeleddet mellom kabelnettet og radionettet.

NMT-450 NMT-450 ble satt i drift i 1981 og var resultatet av samnordiske drøftinger om et fellesnordisk automatisk mobiltelefonnett. Syste­ met ble innført i hele Norden i begynnelsen av 1980-årene. I dag er systemet også tatt i bruk på Island, på Færøyene og i deler av Øst- og Sentral-Europa. Tallet 450 angir at systemet arbeider i 450 MHz-området. NMT-450 drives av Telenor Mobil, som er en divisjon innenfor Telenor, og det er landsdekkende. Antall abonnenter i dette syste­ met er per 24. februar 1995 oppgitt til 181 500. NMT-900 NMT-900 ble satt i drift i 1986 og skulle avlaste NMT-450-systemet, som var sprengt i de store byene og tettstedene. Systemet ar­ beider i 900 MHz-området og har en vesentlig større kapasitet enn NMT-450. NMT-900 er ikke fullstendig landsdekkende, men er hovedsakelig bygd ut i Sør-Norge og i de største byene i NordNorge. Foruten i de nordiske landene brukes NMT-900-systemet også på Færøyene, i Sveits og i Nederland, og i noen land i Asia. I Norge drives NMT-900 av Telenor Mobil, som oppgir et abon­ nenttall på 289 000 per 24. februar 1995.

GSM GSM er et felleseuropeisk system, men det blir også bygd ut i mange land utenfor Europa. Det er et digitalt system, noe som medfører at kvaliteten på samband blir bedre og mindre påvirket av støy. To land, USA og Japan, har sine egne systemer som ikke er kompatible med GSM. I Norge startet prøvedrift i 1991, og re­ gulær drift begynte i 1993 med to nettoperatører, Telenor Mobil 16

På grunn av faren for elektroniske forstyrrelser på andre viktige instru­ menter er det enkelte steder forbudt å bruke radiosender eller mobiltelefon. Det gjelder for eksempel ombord i fly og noen områder på sykehus.

og Netcom. Disse driver hvert sitt nett. Netcom er et rent privat selskap, som har ca. 71 000 abonnenter (begynnelsen av 1995), mens Telenor Mobil har 72 000 abonnenter.

GSM antas å få en landsdekning på 90 % i løpet av 1995.

Mobitex Mobildatasystemet Mobitex er et trådløst nett (radionett) spesielt tilpasset for dataoverføring og tekstmeldinger. Tjenesten gir også muligheter for talesamband mellom Mobitex-terminalene. Mobi­ tex gir muligheter for å knytte mobile medarbeidere som sjåfører og selgere til det interne datanettet i en bedrift eller til sentrale da­ tabaser som Løsøreregisteret, kredittinformasjon o.a. Elektronisk post er en annen viktig mulighet. Med bærbar pd kan en få kontakt med sin egen kontordatamaskin.

Mobitex ble satt i drift i Trondheim i 1989. Et nytt system med høyere hastighet ble satt i drift i 1993, og det er utbygd i Oslo, Trondheim, Bergen og Stavanger.

Datanett Datakommunikasjon på det offentlige telenettet startet med modemkommunikasjon på telefonnettet. Det ble satt i drift en tje­ neste som ble kalt Datel, der Televerket (nå Telenor) leide ut eller solgte modem. Denne tjenesten er lagt ned, men det foregår fort­ satt mye datakommunikasjon på telefonnettet med modem. Det blir registrert som vanlige telefonsamtaler. 1 1980-årene ble det satt i drift to egne datanett, Datex og Datapak. Vi skal presentere disse to nettene. I tillegg skal vi se på Internett, som blir mer og mer viktig.

Vi skal nevne tjenesten DIGITAL, som ikke er noe nett, men like­ vel et interessant alternativ. Her tilbys brukeren fast oppkoplede samband over spesielle linjer og med muligheter for stor over­ føringshastighet.

Datex Datex er et linjesvitsjet datanett som ble satt i drift i 1979. Det dekker de nordiske landene. I tillegg finner vi Datex-nett i Tysk­ land, Østerrike og Canada. Internasjonalt er altså dekningen gan­ ske liten. Datex har egne linjer og sentraler. Betegnelsen linje­ svitsjet betyr at nettets eneste oppgave er å kople opp (og ned) en fysisk forbindelse mellom kommunikasjonspartnerne. Nettet be­ tegnes også som protokolluavhengig, i motsetning til Datapak, som er et protokollavhengig nett, der selve nettet spiller en aktiv rolle under dataoverføringen. 17

Fordelene med Datex er korte oppkoplings- og nedkoplingstider, og nettet egner seg godt for relativt små datamengder som skal overføres over store avstander. Systemet er mye brukt i forbin­ delse med betalingsterminaler på bensinstasjoner og kortautomater i banker. Datex krever egne terminaler som kan leies.

Datapak Datapak ble satt i drift i 1984 og er et pakkesvitsjet nett. En annen betegnelse er protokollavhengig nett. Som Datex er dette et nett med egne linjer og sentraler. I Datapak blir den samlede data­ mengden som skal overføres, delt opp i mindre grupper, pakker, som forsynes med sender- og mottakeradresse og annen kontrollinformasjon. Disse pakkene blir sendt ut på nettet, der sentralene leser adressen og dirigerer pakkene til oppgitt adresse. Nettet del­ tar altså på en mer aktiv måte i dataoverføringen i dette nettet. Datapak betegnes som et X.25-nett. Navnet refererer til den inter­ nasjonale rekommandasjonen (anbefalingen) X.25 som gjelder for pakkesvitsjede nett. Mange land har X.25-nett, slik at den in­ ternasjonale dekningen er god, vesentlig bedre enn Datex. En an­ nen fordel med Datapak er vesentlig høyere overføringshastighet.

Datapak-nettet krever egne terminaler, som lager pakker av data­ ene. Vi kan også kople oss til Datapak via telefonnettet med en pd og et modem. Vi kopler oss da til en PAD (= Packet Assembler/ Disassembler), som er et mellomledd mellom telefonnettet og Datapak. Oppgavene til en PAD er å omdanne tilførte data til pak­ ker, som så sendes ut på Datapak-nettet. Internett Internett er et verdensomspennende datanettverk, men uten noen sentral driftsorganisasjon. Hele nettet kan betraktes som en sam­ menkopling av mange mindre datanett. Man antar at ca. 30 milli­ oner mennesker er tilkoplet Internett. Fra en pd kan en hente infor­ masjon fra informasjonskilder over hele verden, eller en kan sende informasjon, for eksempel elektronisk post (E-post).

Forløperen for Internett var Arpanet, som var et militært datanett i USA, satt i drift i 1972. Formålet med Arpanet var å få et sikkert datanett i tilfelle krig. Etter hvert fikk studenter og forskere ad­ gang til dette nettet og videreutviklet det. De militære trakk seg fra prosjektet, slik at det ble et nett for forskere og studenter. Nettet ble da kalt Internett. Tidlig i 1990-årene ble nettet åpnet for kom­ mersielle interesser, og nettet ble hurtig utbygd.

18

Langvarig skjermarbeid kan medføre en del plager som irritasjon av øynene og hodepine. Bruk av tastatur og mus kan gi plager med rygg, nakke, skuldre og armer. Riktig sittestilling er derfor viktig. Dette emnet er behandlet i boka Elektronikk 3.

De tjenestene som tilbys på Internett, er - elektronisk post - elektroniske konferanser - filoverføring - informasjonstjenester - katalogtjenester - multimedietjenester

Elektronisk post er brev, dokumenter, tegninger og filer som kan sendes til en adressat som er tilkoplet Internett.

Elektroniske konferanser er nærmest verdensomspennende «Or­ det fritt»-spalter, der Intemett-brukere kan delta i diskusjoner om forskjellige temaer. Ved multimedietjenester kan en få overført sanntids lyd og video. En viktig anvendelse av Internett er bedriftsintern kommunika­ sjon. Avdelinger spredt over et større geografisk område kan bruke Internett for overføring av post og filer.

Tilkopling til Internett kan skje ved oppringt samband, altså ved hjelp av modem og telefonnettet, eller ved leide linjer. Flere fir­ maer tilbyr nå tilkopling til Internett.

Kabelanlegg for overføring av kringkastingssignaler Slike kabelanlegg går også under betegnelsen fellesantenneanlegg. De formidler radio- og fjernsynsprogrammer fra et sen­ tralt mottakerpunkt til husstander i en bydel, en bygd eller en hel by. Et slikt anlegg består av hovedsentral, distribusjonsnett og abonnentkontakt (for tilkopling av radio-/tv-apparat). Hovedsen­ tralen mottar signaler fra et antennesystem. Signalene blir filtrert, forsterket og flyttet i frekvens, slik at hvert program får sitt eget frekvensområde. Signalene blir så sendt ut på distribusjonsnettet, som består av kabler, forsterkere, avgrenere og fordelere. Figur 1.9 viser et enkelt eksempel på et slikt kabelanlegg. Kabelen som brukes, er en koaksialkabel, som blir nærmere om­ talt i kapittel 1.3. Frekvensene som brukes, ligger i området 47860 MHz. På så høye frekvenser blir signalene merkbart dempet i kabelen, slik at de må forsterkes opp med jevne mellomrom. For­ delerne splitter signalet i flere deler, mens avgreneme kopler ut en liten del av signalet.

19

Figur 1.9 Kabelanlegg for radio- og tv-signaler

Kringkastingstjenesten Høyt lydnivå på radiomottakeren kan virke støyende på nærmiljøet og regnes som støyforurensing. Det er viktig at brukeren tar etiske hensyn til sine omgivelser.

Kringkastingstjenesten formidler radio- og tv-programmer til den enkelte husstand. Overføringen skjer trådløst, altså ved hjelp av radiobølger, fra hovedsendere eller omformere. Frekvensene som brukes, ligger innenfor området 47-860 MHz, der lydprogrammene ligger i FM-båndet, 87,5-108 MHz. Tv-programmene sen­ des på spesielle frekvenser i det øvrige frekvensområdet, men slik at de ikke forstyrrer andre tjenester og samband innenfor dette frekvensområdet.

Så høye frekvenser krever fri sikt mellom sender og mottaker. Høye fjell kan hindre slik fri sikt. I slike tilfeller kan en sette opp frekvensomformere, gjeme på toppen av fjellet. Omformeren mottar signal fra hovedsenderen, forandrer frekvensen og sender det videre til mottakerne. FM- og tv-sendere dekker et begrenset geografisk område, i mot­ setning til sendere på langbølge, mellombølge og kortbølge, som gir internasjonal dekning. Det er den høye frekvensen til FM- og tv-sendere som begrenser rekkevidden.

20

Overføringsmedier for tele- og datasignaler Tele- og datasignaler overføres på kabler og ved radiosamband. Kab­ lene som brukes, er parkabel, koaksialkabel og fiberoptisk kabel. Disse er omtalt i kapittel 1.3. De radiosambandene som brukes, er radiolinjer og satellittsamband. Radiolinjer er trådløse punkt-til-punkt-forbindelser. Radiolinjestasjonene er sender-/mottakerstasjoner som gjeme er plas­ sert på høye fjelltopper. En stasjon mottar signal fra en annen sta­ sjon, forsterker, filtrerer og forandrer frekvensen og sender signalet videre. Frekvensen som brukes, er gjeme i området 1-15 GHz. Med så høy frekvens og med spesielle antenner blir bølgene sendt ut i en meget smal stråle.

Ved satellittsamband blir signalene sendt ut i verdensrommet til en satellitt som befinner seg ca. 36 000 km over jordoverflaten. Ved denne avstanden er satellitten geostasjonær, det vil si at den står stille, sett fra Jorda. En satellitt er en sender-/mottakerstasjon, med solcellepaneler og noen motorer. Solcellepanelene skal skaffe strøm til utstyret, og motorene gjør det mulig å korrigere satellittens posisjon. Figur 1.10 viser en prinsippskisse for et sa­ tellittsamband.

Figur 1.10 Satellittsamband, prinsippskisse

Figuren definerer begrepene opplink (fra Jorda til satellitten) og nedlink (fra satellitten til Jorda). En bakkestasjon for kommunika­ sjon har som regel både opplink og nedlink, gjeme i den samme antennen. Det vil si at bakkestasjonene har både senderenhet og mottakerenhet. I satellitten blir signalene forsterket og filtrert, samtidig som frek­ vensen blir forandret. De frekvensene som brukes ved satellitt­ samband, er 4/6 GHz, 11/17 GHz og 12/18 GHz. Høyeste frek­ vens, 6, 17 og 18 GHz, gjelder for opplink, mens laveste frekvens, 4, 11 og 12 GHz, gjelder for nedlink. 21

Skipskommunikasjon foregår hovedsakelig via satellitter. Det samme gjelder sambandet til oljeplattformene i Nordsjøen, for­ bindelsen til Svalbard og samband til mer fjerntliggende land.

Noen land bygger også opp innenlandske samband ved hjelp av satellitter. Et eksempel er Sudan. Satellittsamband begynner også å bli tatt i bruk i landmobil kommunikasjon.

Kontrollspørsmål 1 Nevn sentraltypene i telefonnettet.

2 Hvilken sentraltype formidler trafikk til og fra utlandet?

3 Hva står bokstavene ISDN for? 4 Hva er fordelen med ISDN-nett? 5 Nevn de to offentlige datanettene i Norge.

6 Angi fordeler og eventuelle ulemper med disse nettene. 7 Hva er Internett? 8 Nevn noen tjenester som Internett tilbyr.

9 Hvilke mobiltelefonnett finnes i Norge? 10 Hvilke tjenester tilbyr personsøkemettene?

11 Nevn frekvensområdet for FM-kringkasting.

Oppgaver 1 Ta kontakt med Telenor på hjemstedet ditt og finn ut hvilke ty­ per telefonsentraler som finnes der. Finn også ut hvordan disse er koplet til det øvrige telefonnettet.

2 Kartlegg, ved hjelp av Telenor og eventuelt Netcom, hvilke basestasjoner for mobiltelefon som finnes på hjemstedet ditt. Finn også ut hvilke frekvenser de arbeider på. 3 Sammenlikn forskjellige mobiltelefoner innenfor hvert av de tre systemene når det gjelder pris og tilleggstjenester.

22

4 Finn ved hjelp av Telenor (brosjyremateriell, forespørsler) frek­ vensene på FM-sendeme for Pl, P2, P3, P4 og lokalradio på hjemstedet ditt. Finn også ut hvilken kanal eller hvilke kanaler som kan mottas på tv. 5 Tilbudet på tv-kanaler fra satellitter er stort. Kontakt en lokal ra­ dio- og tv-forhandler og finn ut hvilke satellitter som kan mot­ tas, og hvilke programmer disse sender.

1.2 Datakommunikasjon Hva er datakommunikasjon? Datakommunikasjon er kommunikasjon mellom datamaskiner for overføring av program og data. Dette kan være samband mellom stormaskiner, mellom stormaskiner og personlige datamaskiner (pd-er) eller mellom pd-er. Den lave prisen på pd-er har gjort dem til allemannseie og bruken av dem har vokst enormt i de senere årene. Bruken av datakom­ munikasjon har også økt mye, og nye kommunikasjonsmuligheter har kommet til.

Ved hjelp av datakommunikasjon kan man med en pd og et mo­ dem (en kommunikasjonsenhet) kople seg opp mot fjerntliggende databaser og elektroniske oppslagstavler (BBS = Bulletin Board System) for å hente informasjon der.

Datakommunikasjon gjør det mulig å knytte sammen allerede eksisterende datamaskinsystemer, eller gradvis bygge opp et data­ maskinsystem. Datakommunikasjon i Norge kan foregå slik: - Over det offentlige telefonnettet. Ved hjelp av et modem kan en for eksempel knytte seg til Internett - Over ett av de offentlige datanettene - Over et bransjenett. Et eksempel er SWIFT, som er et interna­ sjonalt datanett for banker - Over bedriftseide nett. Et viktig eksempel er lokalnett, som kopler sammen pd-er i for eksempel samme bygning - Over ISDN

23

Krav til nettet Abonnenten Det er to grupper som stiller krav til et nettverk. Abonnenten er brukeren av nettverkstjenesten og stiller krav til nettverkets kvali­ tet og ytelser ut fra sine egne interesser:

- Høy driftssikkerhet - Høy tilgjengelighet - Rask oppkopling

- Stor overføringshastighet - Liten feilhyppighet - Lave kostnader

Forvaltningen Forvaltningen, eierne av nettverket, stiller krav ut fra driftsmes­ sige hensyn. Kravene er rettet både til tjenestene og til bærerne: - Lang levetid på utstyret - Etappevis fomybarhet - Utbyggbart - Høy utnyttelsesgrad - Enkelt vedlikehold - Reservekapasitet ved feil

Noen grunnleggende begreper og definisjoner Vi skal her definere noen grunnleggende begreper i datakommuni­ kasjon. Vi viser ellers til boka Elektroinstallasjon 1.

- Bit, byte, baud - Synkron og asynkron overføring Bit I datateknikken benytter man seg av nivåer (tilstander) i digital form, det vil si at en tilstand er enten «0» eller «1». En slik tilstand kaller vi en bit (binary digit), og det er den minste informasjons­ enheten. Datahastighet angis som biter per sekund, som forkortes til bps. Dette er altså antallet overførte nivåer per sekund. Vi bruker også avledningene kbps (kilobiter per sekund), Mbps (megabiter per sekund) og Gbps (gigabiter per sekund).

Byte En byte er en samling av 8 biter. Det antallet kombinasjoner som 8 biter kan ha når alle enten er «0» eller «1», er 256. Dette får vi

24

ved å multiplisere 2 med seg selv 8 ganger. I dataverdenen blir en slik byte omsatt til et tegn ved hjelp av ASCII-tabellen. Eksempel: desimalverdi

tegn

77

M

bitmønster 8 biter

01001101

1 byte Baud Baud er et begrep som ofte blir misbrukt. Mange sier «2400 baud», men mener 2400 bps (biter per sekund), altså bitraten (datahastigheten).

Baud uttrykker egentlig modulasjonshastigheten eller antallet tilstandsendringer per sekund. Dette sier noe om hva som signalmessig skjer på linjen.

Synkron overføring Synkron er gresk og betyr samtidig. I datakommunikasjon tenker vi på synkronitet mellom sender og mottaker. Synkron overføring startes alltid av et tegn ved et bestemt tids­ punkt. Når ingen overføring pågår, sendes et tomgangstegn (eng. idle character), som har heksadesimalverdi FFI6.

Synk

Synk

Synk

Melding (data)

EXT

BCC

Figur 1.11 Prinsippet for synkronoverføring Synk: Synkroniseringstegn (bitmønster) som opprettholder synkroniseringen mellom sender og mottaker. EXT: End of text, markerer slutten på meldingen. BCC: Block Check Character = blokk-kontrolltegn, brukes til feilkontroll.

Synkron overføring krever dyrere utstyr enn asynkron overføring, men er samtidig gunstigere ved overføring av større datamengder og med overføring over lengre avstander.

Asynkron overføring Ved asynkron overføring kan et tegn komme når som helst i tid. Når ingen sending pågår, ligger linjen i «hvile». Under sending er det tegnoverføringen som opprettholder synkroniseringen.

25

a)

Start­ bit

Stoppbit

Tegn (data)

Startbit

Stopp| bit |

Overføring

b)

1_____ I

I

I

I

I

I

I

I

Timing

Figur 1.12 Asynkron overføring a) Prinsipp b) Pulstog Overføringen begynner med en startbit og avsluttes med en stoppbit. Ettersom asynkron overføring sender ett og ett tegn, blir det et opphold fra tegn til tegn. Det fører til at den reelle overføringshas­ tigheten blir lavere.

Eksempel: Bithastigheten 1200 bps skulle svare til 150 tegn/s. I praksis får vi overført 120 tegn/s, altså ca. 80 %.

Modulasjon og linjekoding Ved datakommunikasjon blir datamaskinen koplet til en linje. Det kan være en linje i et av Telenors offentlige nett eller en leid linje. Signalene fra datamaskinen er firkantpulstog der pulsene varierer mellom for eksempel 0 og 5 volt. Før disse signalene blir sendt ut på linjen, må de omformes. Modulasjon og linjekoding er omformingsmetoder som tilpasser datamaskinsignalene til linjen. Ved modulasjon blir firkantpulsene omformet til sinusspenninger. Dette brukes ved tilkopling til det offentlige telefonnettet.

Ved linjekoding blir firkantpulsene omformet til en annen form for firkantpulser som har andre egenskaper tilpasset linjen. Dette bru­ kes ved tilkopling til leide linjer eller ved tilkopling til et av de offentlige datanettene, Datex og Datapak. Modulasjon brukes ved datakommunikasjon på telefonnettet. Datamaskinens firkantpulser blir omformet til sinusspenninger, som er bedre tilpasset en telefonlinje. En telefonlinje har følgende egenskaper: - Den overfører signaler i området 300-3400 Hz - Den har begrenset båndbredde, 3100 Hz - Den overfører ikke likespenninger

26

Modem Modem brukes ved dataoverføring på det offentlige telenettet eller over faste (leide) linjer.

Figur 1.13 Dataoverføring med modem over telefonnettet MODEM er en sammentrekning av ordene MOdulator og DEModulator, som forteller at et modem består av en modulatordel for sending og en demodulatordel for mottaking.

Modulatoren omformer datamaskinens firkantsignaler til sinussignåler eller en linjekode før de blir sendt ut på linjen.

Demodulatoren omformer innkommende linjesignaler til et firkantsignal som er tilpasset datamaskinen.

Lokale datanett - LAN Lokale datanett (LAN, Local Area NetWork) eies og brukes av organisasjoner, bedrifter osv. Eieren er selv ansvarlig for kabling, oppkopling og vedlikehold. Lokale datanett kjennetegnes ved: - høy overføringshastighet (ofte 10 Mbps eller mer) - begrenset rekkevidde (1-2 km) - høy overføringskvalitet - fleksible tilslutningsmuligheter - forskjellig utstyr kan brukes - det er uavhengig av Telenor Basisbåndnett Dette er den mest brukte teknikken i lokale datanett. Vi skal senere ta for oss Ethernet. Stasjonene på nettet deler overføringskapasite ­ ten etter TDMA-teknikk (tidsdelt multippel aksess-teknikk):

- Ren tidsdeling av kanalene i det fysiske mediet - Datahastighet 1 Mbps - 100 Mbps - Typisk for «tunge» databrukere med mye filoverføring

27

Basisbåndnett er enkle å realisere. Standardiseringsarbeidet har konsentrert seg om TDMA-metodene: - CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), «listen while talking» - Token Passing («stafettpinne»)

Typer av lokalnett Det finnes et stort utvalg lokale datanett (LAN) med forskjellig fysisk utbredelse, topologi, og forskjellige oppbygninger av sig­ nalet, protokoller. Vi deler lokale datanett inn i fire topologier: • Bussnett • Stjeme-ringnett • Stjeme-bussnett • Stjemenett

Vi skal se på disse på figurene som følger. De topologiene som brukes mest, er i tillegg til buss også stjeme-buss og stjeme-ring. Valget av ring eller buss i kombinasjon med stjerne er avhengig av hvilken type lokalnett man nytter.

Stjemetopologier er svært populære og brukes mer og mer. Det kommer blant annet av fordeler ved feilsøking, endring av topo­ logi og eventuelt utvidelse av nettet. Stjemetopologien blir gjeme brukt som spredenett i kombinasjon med et bussnett som stamnett. (Se punkt 1.3.)

Figur 1.14 Busstopologi

Datamaskiner som er koplet sammen i et nett, blir ofte betegnet noder.

28

Figur 1.15 Stjernetopologi med kontrollenhet

Figur 1.16 Kombinasjon av buss- og stjernetopologi. Denne topologien nyttes i A RCNET Figuren viser også den logiske veien for signalet (tokenet) mellom nodene

Figur 1.17 Topologien i et Token Ring-nett. Vi ser her at man nytter stjerne-ringnett der den praktiske ringen er kon­ trollenheten i nettet. Figuren viser også den logiske ringen som signalet (tokenet) følger i nettet

29

Den metoden en node i nettet bruker for å skaffe seg tilgang til å kommunisere på nettet, kalles tilgangsprotokoll (Access Protocol). Av forskjellige protokoller nyttes

• CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), «listen while talking» • Token Bus • Token Ring

Hva er en protokoll? For at en dataoverføring skal kunne skje på en sikker og riktig måte, må både sender og mottaker følge visse regler. Et slikt sett med regler kalles en protokoll. Den inneholder blant annet føl­ gende elementer:

• Mekanisk tilkopling • Elektrisk spenningsnivå • Koding/dekoding • Feilsjekking • Adressering • Veivalg (om mulig) • Kryptering/dekryptering • Tolking av overføring Når datamaskiner er koplet sammen i et nett, kreves det en aksessmetode som regulerer datamaskinens tilgang til å kommunisere på nettet. Prinsippet er at bare én maskin får lov til å sende om gangen. Vi har nevnt to aksessmetoder som blir brukt i lokalnett: CSMA/CD og Token Passing.

CSMA/CD brukes i Ethernet. Teknikken går ut på at når en node (arbeidsstasjon) ønsker å sende, lytter den først på kabelen for å høre om andre noder sender. Dersom kabelen er ledig, kan noden begynne å sende. Dersom kabelen er opptatt, vil noden vente en viss tid, og så prøve igjen. Dersom to noder prøver å sende sam­ tidig, blir det kollisjon. Dette kan oppdages av de andre nodene fordi spenningsnivået på kabelen blir høyere. Den første noden som oppdager en kollisjon, sender et alarmsignal til alle de andre nodene. De to nodene som prøvde å sende, venter en tilfeldig valgt tidsperiode før de prøver på nytt.

Token Passing brukes i Token Ring og ARCNET. Metoden base­ rer seg på at et signal, token (en «stafettpinne»), hele tiden overfø­ res mellom nodene. Signalet er et spesielt bitmønster som nodene kjenner igjen. Det er bare når en node mottar signalet at den kan sende data. Noden endrer da en spesiell bit i signalet, det markerer at signalet er opptatt, og setter så til dataene som skal sendes. Det

30

samlede bitmønsteret med signal og data sendes til mottakemoden som leser dataene og markerer i bitmønsteret at de er lest. Bitmøn­ steret sendes så videre i nettet og kommer til slutt tilbake til sendemoden, som registrerer at dataene er lest av mottakeren. Gamle data fjernes, og eventuelle nye data sendes ut. Når noden er ferdig med å sende data, sender den signalet («fritt» token) videre til neste node.

Fordelen med denne metoden er at det aldri oppstår kollisjoner, fordi en node først må ha et signal før den kan sende.

Kabling av lokalnett Ethernet er et høyhastighets lineært bussnett. I Ethernet lytter alle stasjoner på nettet etter trafikk. Før en sending starter, forsikrer avsenderen seg om at nettet er ledig. Sendingen sprer seg gjennom hele nettet, men bare mottakeren leser hele forsendelsen. De andre nodene kontrollerer bare om forsendelsen er til dem. Ethernet kan nytte alle kabeltyper. Vi skal se nærmere på bruk av tykk og tynn koaksialkabel. (Se punkt 1.3.)

Ethernet på tykk koaksialkabel blir kalt ENet, mens Ethernet på tynn koaksialkabel betegnes som «Cheapemet» eller CNet.

Tynt Ethernet betegnes 10base2, mens tykt Ethernet betegnes 10base5. Her betyr 10-tallet hastigheten i Mbps, altså 10 Mbps. Ordet base angir basisbåndsnett, mens 2 og 5 angir lengden på ett segment (lengden på kabelen) i antall hundre meter. Ethernet kan også kables med uskjermet parkabel. Da blir betegnelsen lObaseT (T = parkabel). Noen generelle kablingsregler for Ethernet: • Det skal maksimalt være 30 noder per segment for CNet og maksimalt 100 noder per segment for ENet. Tallene omfatter også repeterere (som gjenskaper signalpulser til riktig form).

• Begge ender av kabel segmentet må avsluttes (termineres) med en resistans (terminator) som stemmer med den kabelimpedansen som er brukt. Skjermen på den ene kabelenden bør i prinsip­ pet knyttes til jord. • Ved bruk av tynn kabel må T-leddet settes direkte på BNC-tilkoplingen på Ethemet-kortet. En må ikke nytte tilkoplingskabel fra T-leddet til Ethemet-kortet. Kabling av tynt Ethernet (figur 1.18) • Ethemet-kortet må settes til å bruke den interne transceiveren (sender/mottaker-enhet; av Zransmitter + receiver).

31

• Et enkelt segment må ikke overstige 185 meter. • Opp til fem segmenter kan knyttes sammen ved hjelp av fire repeterere. • Det totale nettverket må ikke overstige 925 meter. • Den minste kabelavstanden mellom to noder er 0,5 meter. • Det kan være maksimalt 30 noder per segment.

Figur 1.18 Avstander og utstyr i tynt Ethernet Kabling av tykt Ethernet (figur 1.19) • Ethemet-kortet må settes til å bruke en ekstern transceiver. • Maksimal avstand fra node til transceiver er 50 meter (maks. 50 meter tilkoplingskabel). • Opptil fem segmenter kan knyttes sammen ved hjelp av fire re­ peterere. • Maksimal lengde på ett segment er 500 meter. • Det totale nettverket må ikke overstige 2 500 meter. • Den minste kabelavstanden mellom to transceivere er 2,5 meter. • Det kan være maksimalt 100 noder per segment.

Kombinasjon av tynt og tykt Ethernet For å strukturere kablingen kan man kombinere forskjellige kablingsmetoder. Man kan for eksempel bruke tynne Ethemetsegmenter på en stamkabel av tykt Ethernet. I slike tilfeller må kabellengden på hvert segment og den totale kabellengden beregnes etter bestemte regler.

32

Figur 1.19 Avstander og utstyr i tykt Ethernet

Reglene kan settes opp slik: Tynn kabel < (500 m - total kabellengde) / 3,44

Tykk kabel - total kabellengde - tynn kabellengde

Faktoren 3,44 som er brukt her, har med effektiviteten i overførin­ ger å gjøre.

Konfigurering av nettverkskort Så godt som alle nettverkskort (Ethernet, ARCNET, Token Ring) krever spesielle oppsett som er tilpasset maskinen og nettverksprogrammet. Disse tilpasningene gjør en enten med et konfigureringsprogram som følger kortet, eller ved å endre «jumper»eller «switch»- innstillingen på kortet. (jumper (eng.) - kortslutningslask; switch (eng.) = bryter.)

Avbruddssignal, IRQ Inn/ut-enheter som tastatur, skjermkontroller, parallell/serie-port og kommunikasjonskort får tilgang til prosessoren ved å generere et avbruddssignal (IRQ, Interrupt ReQuest). Det er et signal som kaller opp prosessoren og får den til å utføre en instruksjon mot den spesifiserte adressen som enheten innehar. Inn/ut-enheten sender sitt IRQ til en avbruddskontroller som vurderer prioriteten 33

til den innkomne IRQ-en. Dersom den innkomne IRQ-en har høy­ ere prioritet enn prioriteten på det prosessoren holder på med, blir prosessoren avbrutt. Basis inn/ut-adresse (Base I/O-Address) Basis I/O-adresse er en av flere L/O-portadresser som kan brukes av nettverkskortet. Disse I/O-portadressene er adressene mellom nettverkskortet og prosessoren. Basis-minneadresse (Base Memory Address) Nettverkskort har et leselager (ROM, read only memory) som inneholder rutinene for nettverkskommunikasjonen. ROM-adressen skal knyttes til maskinens minnekart for det reserverte områ­ det mellom 640 kB og 1024 kB. Basis-minneadressen som er valgt for nettverkskortet, er den første adressen i adresseområdet som blir brukt av dette minnet. Det er viktig både for valget av IRQ, basis I/O-adressen og basisminneadressen at man kjenner datamaskinens konfigurering fra før. Disse valgene må gjøres slik at det ikke oppstår konflikter med andre enheter i maskinen. I listen i tabell 1.1 forekommer IRQ og adresser for standardutrustningen til en maskin. Verdiene for disse er standardiserte og kan vanskelig flyttes. Man må derfor være oppmerksom på muligheten for konflikter.

Minneresidente (lagringsfaste) programmer som EMS-drivere kan lett skape konflikter med de adressene man har valgt for nettverkskortet. Ønsker man i ettertid å endre oppsettet av nett­ verkskortet, må man i de fleste tilfeller også generere et nytt nettverksdriverprogram for maskinen. Det er fordi driverprogrammet inneholder informasjon om kortets IRQ og adresser. Som et eksempel kan vi sette opp adresse- og avbruddskart for en maskin. Se tabell 1.1. Interrupt

IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ IRQ

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Adresser i heksadesimalform

System-timer Tastatur [Cascade] Com2 Coml LPT2 Diskettstasjon LPT1 Klokke/kalender VGA Tilgjengelig Tilgjengelig Tilgjengelig Tilgjengelig Harddisk Tilgjengelig

0000 - 0040 Interrupt-vektorer 0040 - A000 Tilgjengelig programområde

A000- C000 VGA video RAM

C000- C800 VGA ROM

C800- C952 Program C952- CDFF Ledig CDFF-D119 Program

Dl 19 - EFFF Tilgjengelig

Tabell 1.1 Adresse- og avbruddskart for en pd-maskin 34

Oppstart i PROM Enkelte kort har mulighet for å bruke program i PROM (program­ merbart leselager) ved oppstart. Disse kortene gjør at maskinen kan startes som en arbeidsstasjon i nettet uten lokal diskettstasjon eller harddisk. Ved bruk av oppstart i PROM må en også foreta en spesiell konfigurering av nettverkskortet.

1.3 Kablingssystemer I dette punktet skal vi se på kabler og kablingssystemer for IT-anlegg i moderne bygninger (IT = informasjonsteknologi). Det kan for eksempel være et lokalt telefonanlegg, et lokalt datanett (LAN) eller et alarmsystem. Vi skal studere forskjellige kabelty­ per og kontaktmateriell som kan brukes, se på kablenes egenska­ per, og se på prinsippene for legging av slike kabler.

Kabler og kontakter De kabeltypene som kan brukes for IT-anlegg, er - parkabel, skjermet eller uskjermet - koaksialkabel - fiberoptisk kabel

Parkabelen består av ett eller flere par. Hvert par består av to iso­ lerte ledere som tvinnes sammen, revolveres. Figur 1.20 viser ek­ sempler på parkabler, med ett par og to par. Vi skiller gjeme mel­ lom tvinnet parkabel (eng. twisted pair), DM-revolvert kabel og stjemerevolvert kabel.

Figur 1.20 Parkabel a) Tvinnet par b) DM-revolvert kabel c) Stjemerevolvert kabel

35

Kabler med flere par er gjeme fargekodet for å identifisere hvert par.

Parkabler er lette å trekke og er relativt ufølsomme for ytre støy. I en skjermet parkabel er det lagt en metallkappe omkring hvert par for å skjerme parene fra hverandre. Skjermen kan også være en felles kappe omkring alle parene i kabelen. Den hindrer innstråling og utstråling av signaler. En slik skjerm vil imidlertid øke dempningen i kabelen.

Parkabler, som regel uskjermede, har lenge vært brukt i telefon­ nettet. De brukes i spredenettet i strukturerte kablingssystemer. Dette blir behandlet senere.

Figur 1.21 Kontakten RJ-45

For parkabler brukes kontakten RJ-45, som er en 8-polet kontakt. Den blir også kalt modulærkontakt, ISO-8-kontakt og ISDN-kontakt. Kontakten er vist på figur 1.21.

Koaksialkabel En koaksialkabel består av en leder som er omgitt av en skjerm som utgjør jordpotensialet. Lederen og jordpotensialet er skilt fra hverandre av et tykt isolerende materiale (dielektrikum). Det hele er omgitt av en beskyttende kappe.

Ytter’ kappe

Skjerm

Isolator

Senterleder

Figur 1.22 Oppbygningen av en koaksialkabel Skjermen kan være en tynn kopperfolie eller tynne flettede koppertråder. I tillegg til at skjermen skal være returleder for signalet, skal den hindre innstråling og utstråling av elektromagnetiske fel­ ter. En meget god skjerming av elektromagnetiske felter får vi der­ som skjermen består av både folie og flettede koppertråder i god elektrisk kontakt. En slik kabel blir imidlertid relativt dyr og stiv og er vanskelig å trekke. Koaksialkabelen finnes i en rekke utforminger og tykkelser. Tykk koaksialkabel har gode egenskaper over lange avstander. Den tykke kabelen er imidlertid vanskeligere å legge enn den tynne. I tillegg er den vesentlig dyrere. Når vi legger en koaksialkabel, må vi ikke bøye den for mye. Det kan påvirke forholdet mellom kjer­ nen og kappen, og dermed endre transmisjonsegenskapene for de høye frekvensene en har å gjøre med.

36

En koaksialkabel har mindre tap enn en parkabel, og også større overføringskapasitet.

Koaksialkabel - kan overføre både data, bilde og lyd - er enkel å installere - bygger på en godt utprøvd teknologi - er godt sikret mot magnetiske og elektriske påvirkninger Koaksialkabel brukes i noen lokale datanett, som Ethernet og ARCNET. Vi skiller som nevnt mellom tykt Ethernet, som bruker en tykk, gul og stiv kabel, og tynt Ethernet, som bruker en tynn, svart/grå kabel (RG-58). Tidligere ble koaksialkabel brukt i stigenettet for data, men den er nå ofte erstattet av fiberoptisk kabel. For koaksialkabel brukes BNC-kontakten, som er vist på figur 1.23.

Figur 1.23 BNC-kontakt

Fiberoptisk kabel er laget av kvartsglass eller plast. Signalet i en slik kabel blir overført ved hjelp av lys. Den er elektrisk sett en isolator. Det gir denne kabelen meget gunstige egenskaper. Opp­ bygningen av kabelen er vist på figur 1.24.

Ytter-

' Beskyttelse '

kappe

Optisk

Kjerne

«kappe»-

Figur 1.24 Oppbygningen av en fiberoptisk kabel

Både kjernen og kappen er laget av glass (eller plast), men med litt forskjellige egenskaper med hensyn til lysutbredelse. Lyset utbres i kjernen, og kappen skal hindre at lyset spres ut av kjernen. Primærbelegget og sekundærbelegget skal beskytte kappen.

Fiberoptisk kabel har svært gunstige egenskaper i forhold til kopperkabel (parkabel og koaksialkabel). Vi skal nevne noen: 37

- meget liten dempning - små dimensjoner - liten vekt - meget vanskelig å avlytte - ufølsom for elektromagnetisk støy - ingen krysstale mellom parallelle kabler - meget stor overføringskapasitet - elektrisk isolerende Fiberkabel brukes i høyhastighets datanett (FDDI), og den erstat­ ter i dag koaksialkabelen i stigenett.

Figur 1.25 ST-kontakten

For fiberkabler brukes ST-kontakten. Den er vist på figur 1.25.

Kabeldempning Alle kabler er beheftet med tap som fører til at signaleffekten og signalspenningen blir svekket når signalet brer seg i kabelen. I kopperkabler, både parkabler og koaksialkabel, skyldes tapet resistansen i ledermaterialet og ledningsevnen (konduktansen) i dielektrikumet (isolasjonsmaterialet). I fiberkabler er det mer kompliserte tapsmekanismer som svekker signalet. Dempning i kabler blir angitt i desibel (dB). Desibelverdien kan vi finne ved hjelp av den briggske logaritmen til spenningsforholdet eller effektforholdet, slik:

antall dB = 20 • log(C72/t7i) for spenningsforhold

antall dB = 10 • log(P2/^i) for effektforhold Vi skal knytte dette til kabler ved hjelp av figur 1.26.

Figur 1.26 Kabel med generator og belastning Et viktig krav til kabelsystemer er impedanstilpasning. Det vil si at Zg = Zo = ZL, der Zg er generatorens indre impedans, Zo er kabelens karakteristiske impedans og ZL er lastimpedansen. Den karakteristiske impedansen i kabelen er signalimpedansen, som er bestemt av kabelens geometri, dimensjoner og type dielektrikum. Vanlige verdier for den er 50 ohm og 75 ohm for koaksialkabel, og 100 ohm og 150 ohm for parkabel.

38

På figur 1.26 sender generatoren en spenning Uinn og en effekt Pinn inn på kabelen. Ut av kabelen får vi spenningen Uut og effek­ ten Put På grunn av tap i kabelen er nå Uinn > Uut og Pinn > Put. Dempningen i dB er da 20 • log(Uut/Uinn)

eller 10 • log(Put/Pinn)

I et impedanstilpasset system blir disse to verdiene like. Eksempel: P^nn = 1 mW, Put = 0,25 mW Dempningen i dB = 10• log(0,25/l) = -6 dB

Ofte sløyfer vi minustegnet og sier at dempningen er 6 dB. I datablader blir kabeldempning oppgitt i dB per lengdeenhet, for eksempel i dB/m, dB/100 m eller dB/km.

Systemer for strukturert kabling Et godt kabelnett skal kunne brukes til alle IT-formål, uten at en trenger spesielle kabler og kontakter til særformål. Et slikt kabel­ nett, som vi skal betegne som strukturert, bør oppfylle følgende krav:

- Modulært: Nettet skal bestå av et minimumsantall forskjellige komponenter som dekker forskjellige behov. En vil for eksem­ pel bruke samme type kabel og kontakt i hele nettet.

- Tilgjengelig: Nettet skal ha enkel tilgang for bruker og drifts­ personale, samtidig som det er tilstrekkelig sikret mot uved­ kommende. - Fleksibelt: Flyttinger, utvidelser og konfigurasjonsendringer skal kunne utføres enkelt. - Tilpasningsdyktig: Nettet skal være enkelt å omdefinere, og det skal være enkelt å innføre nye nettjenester.

Dette forutsetter at kabel, kontakter og koplingsutstyr er av god kvalitet, slik at det samme utstyret kan brukes til forskjellige for­ mål. Dermed blir lagerhold enklere, og en trenger mindre spesial­ verktøy.

39

Et kabelnett er kjennetegnet ved sin topologi, jf. punkt 1.2. Med topologi mener vi måten enhetene er koplet sammen på. Vi har tre hovedtopologier: ring, stjerne og buss, og to avledede topologier: logisk ring - fysisk stjerne (stjeme-ringnett) og logisk buss - fy­ sisk stjerne (stjeme-bussnett). Dette er vist på figur 1.27.

Logisk ring fysisk stjerne

Logisk buss fysisk stjerne

Figur 1.27 Topologier for kabelsystemer

Ved logisk ring - fysisk stjerne er kablene lagt i stjerneform, men informasjonsflyten går i en ring, det vil si fra stasjon til stasjon. Tilsvarende er det for logisk buss - fysisk stjerne. Der tenker vi oss en felles informasjonsstrøm som blir avgrenet til hver termi­ nal, mens kablene er lagt i stjerneform. Eksempler på stjemenett kan være telefoni og høyttafonanlegg. Bussnett finner vi i lokalnett med Ethernet, som også kan realise­ res med logisk buss - fysisk stjerne. Lokanlnett med Token Ring er gjeme realisert som logisk ring - fysisk stjerne. Vi kan dele et kabelsystem i tre deler: spredenett, stamnett (stigenett) og kabel mellom bygninger, se figur 1.28. Vi skal senere foreta en finere oppdeling. Hovedfordeleren i nettet kan for eksempel være en hussentral, en høyttafonsentral eller en vertsmaskin i et lokalnett. I hovedforde­ leren blir hovedkabelen avgrenet til hvert stamnett; hvert av disse betjener alle etasjene i en del av bygningen eller i en annen byg­ ning. I hver etasje står en underfordeler som avgrener stamkabelen til spredenettet i etasjen. Spredenettet er altså nettet fra en un­ derfordeler til en veggkontakt på hver arbeidsplass.

40

Figur 1.28 Kabling i bygninger og mellom bygninger

Underfordeleren (etasjefordeleren) kopler sammen stamnettet og spredenettet. Underfordeleren består av to koplingsfelter, et inngående felt for terminering av stamkabelen og et utgående felt for tilkopling og terminering av spredenettet. Se figur 1.29.

Figur 1.29 Underfordeler

Mellom de to feltene må det legges en krysskopling. Det kan gjø­ res på to måter: med fast kopling eller med pluggfeltsnor. Ved fast kopling må underfordeleren være utstyrt med koplingsmateriell med knivkontakter der de enkelte lederne presses inn med spesialverktøy, slik at man oppnår en god og sikker forbin­ delse. Dette er en rimelig løsning, men den krever spesialverktøy og faglært arbeidskraft. Ved krysskopling med pluggfeltsnor må de to feltene være utstyrt med stikkontakter. Pluggfeltsnoren har støpsler som er tilpasset

41

stikkontaktene. Fordelen med dette systemet er at det er enkelt å kople om, selv for ufaglært folk og uten spesialverktøy. Spredenettet er gjeme kablet med parkabel, skjermet eller uskjermet. I helt spesielle tilfeller der kravet til sikkerhet eller hastighet er stort, for eksempel i noen av Forsvarets anlegg, brukes fiberop­ tisk kabel også i spredenettet.

I stamnettet kan vi finne både parkabel, koaksialkabel og fiber­ optisk kabel. Tendensen i dag er å bruke parkabel der det er mulig, og å legge fiberoptisk kabel der kravet til informasjonskapasitet og lav dempning er stort.

Kabelen mellom bygninger kan med fordel være en fiberoptisk kabel. Da unngår vi problemer dersom jordpotensialene i bygningene er forskjellige. Dersom man ikke bruker fiberoptisk kabel til kabling mellom bygninger, må man på annen måte sikre et galva­ nisk skille. Vi skal se på et spesielt kablingssystem: AT&T Systimax PDS (PDS = Premises Distribution System). Vi tar for oss kabeltyper, kontakter og koplingspanel.

AT&T Systimax PDS er lansert i Norge av TBK under betegnel­ sen TBK Universalnett. Dette nettet har seks delsystemer: 1 Delsystem for arbeidsplassen. Dette er de kablene og adapteme (tilpasningsenhetene) som brukes for å kople de enkelte termi­ naltypene til veggkontakten, som er av typen RJ-45 (ISO-8).

2 Delsystem for (horisontalt) spredenett. Dette er kabler fra etasjefordeleren ut til hver arbeidsplass, og veggkontakter ved ar­ beidsplassen. Her brukes to 4-pars kabler. Hver kabel er termi­ nert i hver sin veggkontakt som er av typen RJ-45. 3 Delsystem for stamnett (stigenett). Stamnettet knytter sammen etasjefordeleme og hovedfordeleren. Her brukes parkabel eller fiberoptisk kabel.

4 Delsystem for administrasjon. Dette er krysskoplingsutstyret som inngår i etasjefordeleme og hovedfordeleren. 5 Delsystem for kabling i utstyrsrom. Dette er kabler, kontakter og adaptere som kopler fellesressurser som hussentral, verts­ maskin o.l. til hovedfordeleren.

6 Delsystem for utendørsanlegg. Dette er kabler mellom bygnin­ ger og kabelinntak med den nødvendige beskyttelse mot overspenning o.l. Her brukes i hovedsak fiberoptisk kabel. 42

I spredenettet brukes to 4-pars kabler til hver arbeidsplass. De le­ veres med fargekodet isolasjonsmateriale i en felles brannhemmende PVC-kappe. For å kunne dekke behovet for fiberkabel ut til arbeidsplassene leveres også kabel som inneholder to 4-pars kab­ ler og to fiberkabler bygd inn i en felles kappe.

Spredenettet er terminert i to veggkontakter av typen RJ-45. Ta­ bell 1.2 viser tilkoplingen til hver kontakt.

6

4

5

Analog/digital telefon

B

A

Teleks

B

A

Modem, oppringt 2-tråders

U

I

I

U

Modem, fast 4-tråders

U

I

I

U

U

I

I

U

A2

B1

A1

B2

TA

TB

Pinne

2

1

P3

ISDN

P3

Digital telefon 4-tråders, alt. 1 Digital telefon 4-tråders, alt.2

SA

SB

Calling 2-par, alt. 1

A1

B1

3

Calling 3-par

A

V.11 (RS-422-C) ASYNK

A

A

D

P2

A2

B2

B

C

D

J

+v

J

T(A)

R(B) R(A) T(B) D

D

IBM S 36/38

D

D

J

J

WANG

D

D

J

J

V.24 (RS-232-C) ASYNK

D

D

D

D

8

P2

IBM 3270

Strømsløyfe

7

J

A

Calling 2-par, alt. 2

4

3

1

3

2

Par

Utstyrstype

D

D

(J)

D

D

RDB

SDA SDB RDA

Synkron dataenhet

U

U

I

_l_

Asynkron dataenhet

I

I

U

U

IEEE 802.3/Ethernet

U

U

I

I

IEEE 802.5/Token ring

4 og 16 Mbps

U

I

I

U

Tabell 1.2 Tilkopling til RJ-45-kontakten (se figur 1.21)

Praktisk kabling av IT-anlegg Ved trekking av kabler for IT-anlegg er det en del praktiske regler som vi må følge for å få et godt nett, det vil si et nett uten for store forstyrrelser fra sterkstrømsnettet og uten for stor signaldempning.

• Som en hovedregel bør det installeres en kabel for hver tjeneste, slik at det legges separate kabler for data, telefoni, høyttafon osv. Det gjelder både stamnettet og spredenettet. 43

• I spredenettet legges parkabel, med en maksimal lengde på 90 m. Det brukes stjerne-topologi med underfordeler i stjerne­ punktet. • I stamnettet brukes parkabel dersom lengden ikke er over 90 m. • For data kan en bruke tykk, gul Ethemet-kabel (koaksial) i stamnettet. Denne må legges slik at den passerer koplingsrommene. Tilkopling av utstyr til denne kabelen må gjøres i spesielt avmerkede punkter på kabelen. Disse punktene ligger med 2,5 m avstand. I hvert koplingsrom må det være tilstrekkelig med tilkoplingsmuligheter. Derfor bør det være en viss lengde på ka­ belen i disse rommene, 10 m kan være passe. Det gir fire tilkoplingspunkter. • I stamnettet kan en også bruke fiberkabel for data. En bør da trekke kabel med flere fibrer, for eksempel 12. • For kabel mellom bygninger legges parkabel for telefoni. For data kan en bruke både parkabel og fiberkabel. Fiberkabel eli­ minerer problemer med eventuell potensialforskjell mellom bygningene.

For de forskjellige kabeltypene er det en viss minste bøyningsradius. Den blir oppgitt i databladet for kabelen. Her følger noen typiske tall. Installatører bør se etter i databladet for den enkelte kabeltypen. • Parkabel: Minste bøyningsradius er ca. 8 ganger kabeldiameteren. • 12 fibers kabel, til innendørs bruk: Minste bøyningsradius er oppgitt til 20 cm. • Koaksialkabel: Minste bøyningsradius er oppgitt til 5 cm. Støypåvirkning Sterkstrømsanlegget i en bygning representerer en vesentlig støy­ kilde for IT-anlegg. Store strømmer og spenninger gir relativt kraftige elektromagnetiske felter som kan bli koplet over til kabler og annet utstyr i IT-anlegget. Problemene er størst ved transforma­ torer, tavlerom, hovedføringskabler og store forbruksapparater. En viktig løsning på dette problemet er å holde tilstrekkelig av­ stand mellom sterkstrømsanlegget og IT-anlegget. Hva som er til­ strekkelig avstand, avhenger av hva slags utstyr det dreier seg om. For følsomt elektromedisinsk utstyr er sikker avstand ca. 10 m. For mer avansert datautstyr kan dette være en brukbar avstand.

Parallellføring av sterkstrømskabler og IT-kabler kan medføre støyproblemer. Det er avhengig av avstanden mellom kablene, strømmen i sterkstrømskabelen og forlegningsmåten. For en kurskabel (16 A) er tilstrekkelig avstand ca. 5 cm.

Andre støykilder i en bygning kan være lysstoffrør og effektstyring av varmeovner med tyristor eller triac. Støyen fra lysstoffrør 44

blir mindre dersom armaturkassen er av stål eller aluminium og godt jordet. Støy som brer seg ut på tilførselsledningen, er ubety­ delig dersom avstanden er 5 cm eller mer.

Støyproblemene med tyri stor og triacstyringer er mye bestemt av de effektene som styres. Ved spesielt store effekter bør en helst unngå parallellføring av kabler og ellers holde størst mulig av­ stand.

Ved felles føring av sterkstrømskabler og IT-kabler bør det være et fysisk skille, for eksempel en vegg i fellesbroer eller et eget kam­ mer i veggkanaler.

Dokumentasjon for teleinstallasjoner Statens teleforvaltning (STF) har fastsatt krav til dokumentasjon for teleinstallasjoner i bygninger, såkalte bedriftsinterne linjenett. Det skal utarbeides en komplett ajourført anleggsdokumentasjon i minst tre eksemplarer. Et eksemplar skal overleveres til byggherre/bruker, et eksemplar skal være tilgjengelig ved koplingsfeltene og et eksemplar skal oppbevares av installatøren.

Dokumentasjonen bør inneholde - Anleggsprotokoll, som viser hva som er utført, og hvilke skjemaer/tegninger som er vedlagt - Beskrivelse av merkesystemet som er brukt. Det gjelder for kabler, kontakter og koplingsmateriell - Oversikt over hovedkopling med adresser til underfordelere - Skjemaer/tegninger som viser stamnettet med underfordelere. Kabeltyper og antall par i parkabler skal oppgis - Tegninger som viser horisontalt spredenett i hver etasje og nummer på uttakene - Fargekoder for identifisering av lederne i den enkelte kabel

Kontrollspørsmål 1 Hvilke kabeltyper blir mest brukt i IT-anlegg?

2 Hva slags kontakter brukes for de forskjellige kablene? 3 I en kabel er det en dempning på 16 dB. Spenningen inn er 100 mV. Hva blir spenningen ut? 4 Nevn noen krav til et godt kabelanlegg for IT-formål.

5 Hvilke topologier blir brukt i kabelanlegg for IT-formål?

6 Et kabelsystem kan deles i tre deler. Hvilke? Sett navn på de­ lene.

45

7 Hva mener vi med en underfordeler?

8 Hvorfor bør man bruke fiberkabel mellom bygninger?

9 Hvilke typer kabler og kontakter brukes i AT&T Systimax kab­ lingssystem?

1.4 Elforsyning til datanett Elforsyning Elforsyningen til et dataanlegg bør føres fram som en selvstendig gruppeleder, eller ved større anlegg som hovedleder. Det er viktig at dataanlegget har sin egen elforsyning som ikke er tilkoplet an­ dre anlegg som kan gi støy og transienter (støyspenninger). Anlegget bør ha en egen jordforbindelse som kan koples fra byg­ ningens hovedjord med en bryter. Enda bedre er det om man i til­ legg har en separat jordkabel som utlikner jordpotensialet på alle stikkontaktene i dataanlegget.

Transienter kan oppstå enten internt i nettet ved inn- og utkopling av utstyr, eller eksternt, for eksempel ved tordenvær eller store magnetiske påvirkninger fra heismotorer osv. Fordi datautstyr er følsomt for transienter, bør vi beskytte mot slike. Det kan vi gjøre ved å bruke skjermet kabel fra sikringsskapet eller tavlen. Tilførselskabler til dataanlegget må ikke legges parallelt med andre sterkstrømskabler der det kan forekomme store startstrømmer. For å oppnå galvanisk skille er det nødvendig med en skilletrafo i el­ forsyningen til dataanlegget. Hele installasjonen kan også sikres mot transienter ved montering av overspenningsvem. Ved å montere overspenningsvemet ved måleren i sikringsskapet kan vi unngå eksterne transienter for hele installasjonen. Overspenningsvemet kan også monteres for å be­ skytte en gruppe av utstyr. Oppstår det transienter helt ute ved ut­ styret, blir de normalt tatt hånd om av filtre internt i selve utstyret.

Overspenningsvem Ekstern overspenning er spenning som oppstår utenfor hovedfor­ delingen for abonnenten, og som kommer gjennom hovedforde­ ling, underfordeling og gruppeledning. Intern overspenning kan komme fra elektriske apparater som elmotorer, termostater, lysstoffrør o.l. Hvis overspenningen når elektronisk utstyr, kan den påføre dette stor skade og driftsstans.

46

For å unngå eksterne transienter installerer vi et kraftig overspenningsvern i hovedtavlen. Det virker som regel etter varistorprinsippet (høy impedans under normal drift og lav impedans når det forekommer transienter).

Interne transienter fra elmotorer o.l. kan vi unngå ved å installere overspenningsvem i undertavler og fordelingstavler. Disse ver­ nene er normalt basert på hybridprinsippet, som er en kombina­ sjon av gnistgap, varistor og impedans. Figur 1.30 viser et kraftig overspenningsvem som passer for lynavlederanlegg og for anlegg som er særlig utsatt for overspenninger. I dette vernet er alle fasene samlet i en enhet. Slike vern finnes også i topolet utforming. Sikringer foran vernet må ikke være over 125 A for et 230 V anlegg.

Figur 1.30 Overspenningsvem, praktisk oppbygning

Beskyttelse mot transientspredning gjennom signalledere Det er signallederen som binder datamaskinene i et nettverk sammen. Visse elektroniske apparater, for eksempel skrivere, kan selv skape små transienter når de blir slått av og på. Også transien­ ter som følge av interne overspenninger kan føre til skade på signaldelene i datautstyret. Derfor er det viktig å kople til vern på signallederen til datautstyr som er koplet sammen. Disse vernene er utformet som «plugg inn»-utstyr mellom signalutgangen og signalkabelen. Figurene 1.31 a og b viser eksempler på slike vern.

Ser vi på signalkabelen som en antenne, skjønner vi at signalkabe­ len kan fange opp høyfrekvent støy (HF-støy) fra for eksempel senderdelen i en walkie-talkie. Dette kan skape problemer med kommunikasjonen på kabelen.

47

Til en viss grad kan vi gardere oss mot disse problemene. For det første bør vi ved innkjøp kreve at utstyret tåler til dels kraftige transienter (er sikret mot slike). I tillegg bør vi vurdere å beskytte utstyret med for eksempel overspenningsvem og andre innretnin­ ger som vi skal komme inn på senere i dette kapitlet. Hvor langt en ønsker å gå i dette arbeidet, avhenger av hvilke krav en stiller til sikkerhet, pris og oppetid. Generelt kan vi si at en god beskyttelse av et anlegg utgjør ca. 2-5 % av de totale anleggskostnadene.

Figur 1.31 a Signal vern for koaksialkabel

Fysisk utforming

Figur 1.31 b Signalvern for noen kommunikasjonstyper

48

I forbindelse med installasjon av et dataanlegg er det også viktig å etablere et jordingsanlegg. Jordingsanlegget skal sørge for samme jordpotensial på alle enhetene i dataanlegget. Dermed unngår vi jordstrømmer gjennom signallederen. Dette kommer vi tilbake til i et senere avsnitt.

Nettstøyfilter Nettstøyfilteret skal dempe symmetriske og asymmetriske støyspenninger som brer seg i nettledninger. Disse støyspenningene kan føre til støy i elektroniske anlegg som edb-anlegg eller styreog reguleringstekniske anlegg som er tilsluttet nettledningen.

Støyspenninger på nettledningen oppstår oftest på grunn av kon­ taktorer, releer eller lynnedslag. De kan også skyldes halvlederkomponenter som koplingstransistorer, triacer og tyristorer. Disse blir brukt i elektronisk utstyr som elektroniske termostater, motorstyringer o.l.

Støyen koples inn i nettledningen galvanisk, induktivt eller kapasitivt. I praksis er det oftest en galvanisk kopling. ------------------------------------>

Støyobjekt

Støy­ kilde

Figur 1.32 Symmetrisk støy Hvis nettforsyningen består av en faseleder, en nøytralleder (N-leder) og en jordleder, kan støyspenningen bre seg både symmetrisk og asymmetrisk. Symmetrisk utbredelse betyr at støykilden ikke er jordet, og at støyen bare brer seg i strømretningen. Hvis støyen brer seg i samme retning på nøytrallederen og faselederen og i motsatt retning på jordlederen, kalles den asymmetrisk støy (common mode). --------------------------------------------------------- k

Støy­ kilde

Støyobjekt

Figur 1.33 Asymmetrisk støy 49

Et nettstøyfilter reduserer både symmetriske og asymmetriske støyspenninger til de er så små at de ikke er farlige for utstyret. Filteret er bygd opp som et lavpassfilter og plasseres på nettledningen inn til forbrukerens utstyr. Lavpassfilteret er laget som en seriekopling av høyohmige impedanser i de gjennomgående le­ derne og lavohmige impedanser mellom lederne.

Figur 1.34 Prinsipiell oppbygning av et nettstøy­ filter

Grovvern Overspenninger på ledninger fra energiforsyningsnettet innehol­ der de største energimengdene. Det kommer av plasseringen i fri luft og sannsynligheten for direkte lynnedslag. Figur 1.35 viser en høyenergi-overspenningsbeskytter for 220/380 V med kontakt for fjernmelding om feil, automatisk bryting av nettfølgestrøm, og med sinkoksidvaristor for lavt restspenningsnivå.

En høyenergi-overspenningsbeskytter skal monteres direkte på tilslutningsledningen i det elektriske anlegget. Absorpsjonen av de store energimengdene skjer ved hjelp av selvslokkende overspenningsavledere med parallellkoplede effektvaristorer. Slokkeavlederne er i stand til å bryte en eventuell nettfølgestrøm automatisk.

Figur 1.35 Prinsipp for hovedtavle med overspenningsvem

50

Denne 4-polete høyenergi-overspenningsbeskytteren bør installe­ res like i nærheten av potensialutlikningsskinnen. Vernet beskytter mot skader ved fjerne lynnedslag og holder for belastninger ved nære lynnedslag i mer enn 95 % av tilfellene.

Overspenninger som følge av relativt hyppige fjerne lynnedslag og fra elektromagnetiske forstyrrelser blir begrenset av varistorene.

Figur 1.36 Prinsippskjema for overspenningsvem 1 Slokkeavleder 2 Overvåkingsbrytere 3 Sinkoksidvaristorer a og b Kontakt for fjernmelding om feil

Finvem Som en ekstra beskyttelse monterer vi finvem.

80

>80

Va re nr. 892355 Impedans ohm 75±4 Skjermeffektivitet dB >75

Dempning pr. 100 m kabel 5 MHz

dB

3,0

1,9

1,8

25 MHz

dB

7,0

4,45

4,15 6,0

50 MHz

dB dB

9,9 14,0

6,0

100 MHz

8,5

8,5

200 MHz

dB

20,0

12,2

12,2

300 MHz

dB

25,0

15,0

15,0

400 MHz

dB

17,5

17,5

450 MHz 500 MHz 800 MHz

dB

29,0 31,0

18,6

32,7 42,0

19,5

18,6 19,5

25,0

25,0

dB dB

Likestrømsmotstand ved + 20 °C Innerleder

ohm/km

295

84

40,2

Skjermleder

ohm/km

42

19

15,0

Returdempning 25-450 MHz 450-1000 MHz

>dB

>dB

18 14

23

23

20

20

20

30

35

40

—

60 —

70 —

0,45 KStE

0,81 KSt

Hardt skum

Skum/Cellular 3,60

0,75 KGE PE 4,80

KGTE + AI-folie Hvit PVC

KGTE + Al-folie Hvit PVC

KGTE + AI-folie Hvit PVC

3,6

5,6

15,0

31,0

6,8 50,0

100S el. 500T

100S

100S el. 500T

Mekaniske data Min, bøyeradius inne Min. bøyeradius ute Bærewires strekkb.

Innerleder Dielektrikum Skjerm

mm mm kp mmø mmø

Utvendig kappe

Utvendig Vekt Leveringslengder

mmø kg/km

m

Figur 4.17 Datablad for noen koaksialkabler

152

4.8 Passive enheter Vi skal se på de mest brukte passive enhetene i et antenneanlegg. Det er sammenkoplingsbokser, fordelingsbokser, avtappingsbokser og antennekontakter.

Antenner

Sammenkoplingsboks

Fordelingsboks

Avtappingsboks Antennekontakt

Figur 4.18 Skjema for et antenneanlegg med bare passive enheter

Alle enheter i et antenneanlegg gir en dempning av signalet. Dette er ikke ønskelig, men det er ikke til å unngå. Passive enheter er laget av komponenter som motstander, spoler, transformatorer og kondensatorer.

Passive enheter må ha samme impedans som resten av anlegget, slik at kravet om 75 Q blir oppfylt for hele anlegget.

Staminngang

Utgang 1

Utgang 2

Avgrening 3

Stamkabel

Avgrening 1

Avgrening 2

Figur 4.19 Symbol for en a) sammenkoplingaboks b) fordelingsboks c) avtappingsboks

Sammenkoplingsbokser har innebygd filtre for at en skal kunne kople sammen to eller flere antenner. De monteres vanligvis i nær­ heten av antennen. Dette er praktisk fordi vi nå kan bruke bare én kabel til nedføringen fra antennen.

Fordelingsbokser bruker vi når vi ønsker å splitte opp én kurs til flere. Det vi må huske på, er at ved bruk av slike enheter øker dempningen. Her får vi i tillegg en dempning mellom utgangene.

Avtappingsbokser brukes til å ta ut signaler fra en stamkabel. I slike bokser får vi en gjennomgangsdempning på ca. 1-3 dB. I til­ legg får vi avtappingsdempning. Dempningen mellom stamkabelen og avtappingen kan være fra 7 til 25 dB. Avtappingen kan også være retningskoplet, slik at vi er sikret at signalene ikke går i feil retning. Antennekontakter finnes i to typer: gjennotngangskontakter og avslutningskontakter.

153

Gjennomgangskontakt

Gjennomgangskontakter blir brukt i serienett slik at vi kan ha flere uttak på samme kabelstrekk. I slike nett får vi en dempning på 1-3 dB i hver kontakt. Ved tilkopling av et fjernsynsapparat får vi en tilkoplingsdempning på ca. 10-20 dB.

Stamkabel

4.9 Dokumentasjon

Figur 4.20 Serien ett

For å tegne og beregne et antenneanlegg er det nødvendig å kjenne ti] de mest brukte skjemasymbolene. Figur 4.22 viser en liten liste over noen symboler som er mye brukt.

Figur 4.21 Tilkoplingsdempning i a) seriekontakt og b) avslutningskontakt

Figur 4.22 Symboler for antenneanlegg

154

For å beregne et antenneanlegg må vi ha beskrivelse, tegninger og beregninger over anlegget. Da kan det være greit å starte med et blokkskjema for å få en oversikt over hva vi skal ha med i anleg­ get, se figur 4.23.

Ved installasjon av antenneanlegg er det penest å legge et skjult anlegg. Kablene blir da gjeme litt kortere og dempningen mindre. Kablene blir også bedre beskyttet mot mekanisk påkjenning. For å montere et slikt anlegg trenger vi en installasjonstegning som viser hvor de enkelte komponenter skal plasseres i anlegget. Når et slikt anlegg skal monteres, må vi sette opp materialliste og kostnadsoverslag.

Figur 4.23 Blokkskjema for et antenneanlegg

Figur 4.24 Eksempel på installasjonstegning

155

4.10 Montering av antenneanlegg Vi skal her gå igjennom montering av et antenneanlegg. En kunde har bestilt et anlegg for -LMK -FM - Fjernsyn - kanal 5

Etter det som er sagt tidligere i dette kapitlet, starter vi med en piskantenne for LMK. Ved valg av antenne for fjernsyn blir det verre. Vi bør vite litt om de lokale mottakerforholdene. Etter en samlet vurdering tar vi med piskantenne, 3-elements FM-antenne og en 7-elements fjemsynsantenne for kanal 5. Disse antennene gir oss følgende signaler:

-FM-antenne: - Fjemsynsantenne:

61 dBpV 65 dBjaV

Disse signalene ska] føres ned på én kabel til en antennekontakt i stua. Antennekontakten har uttak for både radio og fjernsyn. Antennekabelen har en total lengde på 30 m. Oppe i antennen eller så nær som mulig må vi ha et sammenkoplingsfilter for alle anten­ nene.

VHF/UHF 47-860 MHz

TLTForsterker

Figur 4.25 Antennesystem for radio og fjernsyn 156

Vi skal nå beregne signalnivået i antennekontakten.

Signalnivå FM: Dempning i sammenkoplingsfilter: Dempning i 30 m kabel (8,5 dB per 100 m): Tilkoplingsdempning:

-

61 3 2,55 1

dBpV dBpV dBpV dBpV

= 54,45 dBpV Dette gir oss et signal som er innenfor minimumskravet. Men det kunne gjeme vært litt høyere. Det er imidlertid en økonomisk vur­ dering om det bør monteres en antenneforsterker.

Vi skal lage en liknende vurdering for signalet fra fjemsynsantennen. Signalnivå for fjernsyn: Dempning i sammenkoplingsfilter: Dempning i 30 m kabel (11 dB per 100 m): Tilkoplingsdempning:

65 - 3 - 3,3 - 1

dBpV dBpV dBpV dBpV

= 57,7

dBpV

Også i dette tilfellet er vi akkurat i overkant av minimumskravet. Med de spesifikasjonene som er lagt til grunn, har kunden fått et rimelig signalnivå. Skulle kunden derimot utvide anlegget om en tid, risikerer han å få et dårlig signal på grunn av økt dempning. Fra et faglig synspunkt ville det være tilrådelig å montere en for­ sterker så nær antennene som mulig. Velger vi for eksempel en bredbåndsforsterker på 10 dB, vil signalnivået på FM bli 64,45 dBpV og signalnivået til fjernsynsapparatet 67,7 dBpV Dette er signalnivåer som ligger midt på skalaen. Ved montering av antenner eller antenneanlegg på vegg eller tak, må montøren være sikret mot fall. Det betyr at en må bruke verneutstyr og godkjent stige eller stillas. Ved arbeid på tak kan sikringen være ved hjelp av sele som er forankret, for eksempel festet i pipe, eller en liknende fast forankring.

Etter at anlegget er montert, bør vi kontrollere og måle det for å se om resultatet stemmer med beregningene. For å måle signalnivåer bruker vi en felts ty rkemåler. Et fjernsynsapparat sier lite om sig­ nalet hvis du ikke har lært å tyde et prøvebilde, men det viser om bildet er godt eller dårlig. For å kontrollere om det er brudd eller kortslutninger i anlegget, bruker vi et multi meter.

Oppgaver 1 Forklar hva vi mener med et antenneanlegg.

2 Hva er forskjellen på et enkeltantenneanlegg og et fellesantenneanlegg? 3 Hva er et kabelnett?

157

4 Når må man ha konsesjon for å bygge antenneanlegg? 5 Forklar hva vi mener med båndbredde.

6 Hva er forskjellen på en helbølgeantenne og en halvbølgeantenne? 7 Hvilken bølgelengde har frekvensen 100,6 MHz? 8 Hvorfor er det viktig å påse at alle komponentene i et antenne­ anlegg er tilpasset en impedans på 75 Q?

9 Hva er oppgaven til avslutningsmotstanden i den siste antennekontakten? 10 Hva er støysignaler i et antenneanlegg?

11 Gi noen eksempler på hva du mener kan gi støy i et antenne­ anlegg. 12 Hva er egenstøy?

13 Hvilke ulemper er det med innvendig monterte antenner? 14 Hva er en «avstemt antenne»?

15 Tegn en skisse av en yagiantenne, og forklar hvilken funksjon de forskjellige elementene har.

16 Hva betyr det at en antenne har en åpnings vinkel på 45°? 17 Er det andre vinkler vi må ta hensyn til når vi monterer anten­ ner?

18 Hvor i et antenneanlegg bør en forsterker monteres?

19 Hvorfor bør vi unngå å montere forsterkeren ved fjernsynsap­ paratet? 20 Hva er minimumskravet til et godt tv-signal?

21 Tegn skisse og fortell hvordan en koaksialkabel er bygd opp.

22 Hva må vi ta hensyn til når vi monterer en koaksialkabel? 23 Hva er forskjellen på passive og aktive enheter i et antenne­ anlegg?

24 Hva er utilsiktet dempning? 25 Tegn et skjema som viser hvordan vi bruker sammenkoplingsboks, fordelingsboks, gjennomgangskontakter og avslutningskontakt.

26 Tegn et blokkskjema med symboler for et antenneanlegg som har en FM-antenne for radio og en fjemsynsantenne. Begge antennene koples sammen i en bredbåndsforsterker. Etter for­ sterkeren er det montert en fordeler som fordeler signalene til fire antennekontakter. 27 Hva kaller vi denne typen nett etter fordeleren?

28 Hva er det viktig å huske på når vi monterer den siste antennekontakten?

158

29 Hva er det som bestemmer hvilken antenne som bør brukes i et antenneanlegg for mottak av fjernsynssignaler? 30 Når må vi montere forsterker i et antenneanlegg?

31 Hva er det viktig å gjøre når et antenneanlegg er montert?

32 Hvilke instrumenter vil du bruke for å kontrollere et antenne­ anlegg?

Arbeidsoppgave For en kunde skal du montere et antenneanlegg for en enebolig. Anlegget skal ha mulighet for mottak av FM-radio, NRK fjernsyn og TV 2. Det skal være en antennekontakt i stua og en i kjeller­ stua. Om nødvendig må det monteres antenneforsterker. Se figur 4.26 på neste side.

Arbeidsordre Antenner monteres på masterør og festes til husvegg. Koaksial­ kabler føres ned fra antenner til montasjestedet for forsterker. Koaksialkabel fra forsterker legges opp som åpent kabelanlegg ned til antennekontakten i stua og videre ned til antennekontakten i kjellerstua. Materialliste 1 stk. FM-antenne 100018 1 stk. fjemsynsantenne, B III 100023 1 stk. masterør 110011 1 stk. veggfeste 110045 1 stk. masteforsterker 150717 2 stk. antennekontakt 130074 2 stk. montasjerammer 130066 2 stk. dekkplater for antennekontakt 130067 1 stk. endemotstand 130064 30 m koaksialkabel NX super 75 896365 3 stk. koaksialplugger 130102 1 stk. klammer 110051 4 stk. festebånd 110087 (Opplysninger fra antennekatalog fra Gjerull A/S.)

Arbeidsrekkefølge Monter anlegget på et brett. Antennene monteres på masterøret, som igjen kan monteres på en arbeidsvogn eller liknende.

Kople til en 75 Q antennekabel til antennekontakten. Kabelen skal være ca. 25 m lang. Kople den andre enden til masteforsterkeren. 159

FM

NRK

TV 2

R 75 75-ohms endemotstand for avslutning av kursen på alle typer Hirschmann Gedu . antennekontakter.

Figur 4.26 Montasjetegning

Funksjonsprøv anlegget i klasserommet, eller kjør anlegget ut på plenen eller parkeringsplassen. Bruk en feltstyrkemåler og les av signalspenningen. Stemmer den med de minimumskravene som er spesifisert tidli­ gere i boka?

160

Kapittel 5

Parabolantenneanlegg

Dette kapitlet er en videreføring og fordypning av til­ svarende emne i grunnkursboka. Av emnene nevner vi: • satellittkringkasting - kommunikasjonssatellitter • satellittposisjoner • paraboltyper • antennemontering 161

5.1 Innledning En parabolantenne består av en parabolsk reflektor av metall eller glassfiber med metallbelegg. Antennen er mest brukt i GHz-området, for eksempel til satellittkommunikasjon og radiolinjer. Reflektoren er utformet slik at bølger som treffer skjermen, blir re­ flektert på metalloverflaten og samlet i ett punkt, fokus. I dette punktet kan vi plassere målesystemet for antennen. Det er et krav at de innfallende bølgene er parallelle.

5.2 Satellittkringkasting Radio- og fjernsynssignaler, eller kringkastingssignaler, kan sen­ des ut fra stasjoner på Jorda eller fra satellitter. For å få nødvendig båndbredde ved overføring av FM- og fjernsynssignaler må vi bruke kringkastingsbåndene VHF og UHF. Signalene fra disse senderne går ikke særlig langt. Det vil ofte bli «signalskygger» for eksempel bak fjell, slik at mottaksforholdene blir dårlige. For å klare å dekke hele landet må en derfor bygge mange sendere eller omformere. En annen måte å gjøre dette på er å bruke en satellitt for å få bedre spredning av signalene. Dermed oppnår en den fordelen at én sen­ der kan dekke hele landet. I de senere årene har de såkalte satel­ littkanalene kommet sterkere inn i vår hverdag. Satellittene som videresender fjernsynsprogrammer, går i en geostasjonær bane rundt Jorda i en avstand på ca. 36 000 km over ekvator. De har en vinkelhastighet som er like stor som Jorda har rundt sin egen akse.

Figur 5.1 Geostasjonær satellittbane. Satellitten står i en fast posisjon i forhold til jordoverflaten

162

Fra et punkt på Jorda vil det virke som om satellitten står i ro over hodet på oss. Signalene sendes fra en jordstasjon opp til satellit­ ten. Satellitten mottar signalene, frekvensomformer dem og for­ sterker dem før de blir sendt tilbake til Jorda. Det krever at satel­ litten får tilført energi, noe den får fra solcellepaneler. De er store (ca. 100 m2) og dreier seg slik at de alltid vender mot sola. Til tross for de forholdsvis store solcellepanelene er det en begrenset tilgang på energi. Dette vil begrense sendereffekten som kan nyt­ tes. Den delen av satellitten som tar imot signalene fra Jorda og forsterker og frekvensomformer dem før de sendes tilbake til Jorda, kalles en transponder.

Figur 5.2 Signaloverføring med satellitt. Vi ser her både direkte mottak, mottak via jordbundet system, opplink og nedlink Fra studio sendes kringkastingssignalet til en jordstasjon. Her blir signalet forsterket og omformet før det sendes opp til satellitten med en frekvens som ligger i området 16,5-18,1 GHz. Forbindel­ sen fra den store parabolantennen på jordstasjonen til satellitten kaller vi opplink. Signalforbindelsen fra satellitten til Jorda kalles nedlink. Signalene som treffer Jorda, er så svake og har en slik frekvens (10,9-12,5 GHz) at det ikke er mulig å ta dem inn på vanlige yagiantenner. Her er det vi monterer parabolantenner. En parabolantenne er et speil eller en reflektor som fanger opp elek­ tromagnetiske signaler og fokuserer dem til et mikrobølgehode. Her blir signalet omformet fra GHz-området til MHz, slik at det er mulig å sende signalene inn til en satellittmottaker.

163

Satellitten sendes opp i en bane slik at den treffer Jorda med sine signaler der vi ønsker at de skal bli mottatt. Det området hvor sig­ nalene treffer Jorda, kalles satellittens dekningsområde, eller som noen kaller det, dens fotspor. Signalene er sterkest i sentrum av fotsporet og svekkes noe utover mot ytterkantene.

Hvor stort område på Jorda som treffes av signalene fra satellitten, er avhengig av åpningsvinkelen på senderantennen. En stor åpningsvinkel vil gi stort fotspor, mens en liten åpningsvinkel vil gi mindre fotspor, men sterkere signal hvis sendereffekten er den samme. Alle som har et satellittmottakeranlegg, kan ta imot signaler fra en kringkastingssatellitt. Prinsipielt består et slikt anlegg av en mottakerantenne og en utendørsenhet som er en parabol og et mikrobølgehode. Kanalvelgeren (tuneren) kan ikke ta imot så høye fre­ kvenser som 10,9-12,5 GHz, så utendørsenheten må ha innebygd en frekvensomformer for å få ned frekvensen til 10 GHz før sig­ nalene blir sendt inn til kanalvelgeren.

Polarisering Radiobølgene er elektromagnetiske bølger. De elektromagnetiske bølgene sendes ut fra en antenne horisontalt eller vertikalt i for­ hold til jordoverflaten. Det er retningen til det elektriske feltet i forhold til jordoverflaten som bestemmer om feltet har vertikal eller horisontal polarisering. Polariseringen er ulik for at det skal bli plass til mange kanaler. Mottakerantennen må plasseres slik at den kan ta inn de ønskede signalene, vertikalt for vertikal polari­ sering og horisontalt for horisontal polarisering.

Kommunikasjonssatellitter Det er satellitter som vanligvis brukes til offentlige tjenester som teletjenester og sending av fjernsynsprogrammer mellom konti­ nenter. Disse satellittene er beregnet på å overføre flere tjenester på samme tid. De har derfor flere transpondere. Siden tilgangen på energi er begrenset, vil sendereffekten være lav på hver transponder. På en del kommunikasjonssatellitter er det mulig å leie trans­ pondere for å sende fjernsynssignaler. Astra er en kommunikasjonssatellitt som har transpondere til ut­ leie for kringkastingssignaler. Sendereffekten er ca. 45 W på hver transponder.

Satellittposisjoner En satellitts posisjon blir vanligvis oppgitt i forhold til nullmeridianen. Det betyr at en satellittposisjon alltid er øst, vest eller lik 164

nullmeridianen. Astra-satellitten har posisjonen 19,2° øst, altså øst for nullmeridianen.

Figur 5.3 Parabolantenneanlegg

Ved montering av parabolantenner må vi kjenne til en del fag­ uttrykk. Et av dem er asimut, som er kompassretning. Den fortel­ ler oss hvilken retning antennen skal peke mot for å treffe satellit­ ten. Vi må huske på å korrigere for misvisningen. Asimutvinkelen oppgis i grader i forhold til rett sør. Den vil variere noe med den geografiske plasseringen av antennen. En annen vinkel er elevasjonsvinkelen. Det er vinkelen mellom en siktelinje mot satellitten og den vannrette jordoverflaten. Eleva­ sjonsvinkelen angis i grader og forteller oss hvor høyt over hori­ sonten satellitten står. I Tromsø vil vi få en elevasjonsvinkel på ca. 10°. Ved Lindesnes vil vinkelen være ca. 24°.

5.3 Paraboltyper Vi deler antennene inn i tre grupper: - gregoriansk antenne - offsetantenne - direkterettet antenne

165

Radiosignaler 10,9- 12,5 GHz

Hovedreflektor

Subreflektor

Figur 5.4 Ulike parabolantenner

Gregoriansk antenne Figur 5.5 Gregoriansk antenne

Dette er en antenne som består av en hovedreflektor som samler signalene og reflekterer dem mot en liten reflektor, som igjen re­ flekterer signalene inn i mikrobølgehodet eller utendørsenheten. Den lille reflektoren kalles en subreflektor.

Offsetantenne I en offsetantenne blir signalene samlet i et punkt utenfor sentrum i parabolen. Signalene reflekteres så direkte inn i utendørsenheten.

Figur 5.6 Offsetantenne

Direkterettet antenne (fokalantenne) Denne antennetypen samler signalene rett i fokus, parabolens brennpunkt. Det er størrelsen på parabolen som bestemmer hvor mye energi den kan samle. En større parabol samler flere signaler eller forsterker signalet som vi kan ta ut av antennen. I en direkte­ rettet antenne vil utendørsenheten stå midt i parabolen og stenge for en del av signalene. Det gjør også stengene som holder uten­ dørsenheten. Virkningsgraden på en slik antenne blir derfor noe mindre enn hos en offsetantenne med samme diameter.

Figur 5.7 Direkterettet antenne (fokalantenne) 166

5.4 Antennemontering Ved montering av parabolantenner bør vi ta hensyn til et par vik­ tige momenter. Det ene er at det bør være fri sikt mot satellitten. Det andre er at en parabolskjerm har et stort vindfang, slik at den bør monteres på et sted som er lite utsatt for vind. Kan vi kombi­ nere dette med en sørvendt vegg, skulle resultatet bli bra. Fra monteringsstedet til antennen vil den geostasjonære banen se ut som en bue mot horisonten rett sør for antennen.

Figur 5.8 Satellittposisjoner Parabolantennen festes vanligvis med fast feste direkte på en vegg eller med et polarmount-feste som er beregnet for motorstyring. Fast feste brukes når antennen skal stå fast mot én bestemt satellitt. En litt lettvint måte å finne satellitten på er å bruke kompass for øst-vest. Når vi har bestemt oss for satellitt, for eksempel Astra, og stilt inn på 19,2° øst, kan vi med et enkelt lite instrument, en «satellittfinner», bare justere elevasjonsvinkelen til maksimalt utslag på instrumentet. Det kan også være greit å kontrollere med en elevasjonsmåler.

167

Polarmount-feste Hvis en antenne skal være motorstyrt, må den svinge slik at siktelinjen følger den geostasjonære banen til satellitten. Det er samme framgangsmåte for grunninnstilling som for fast feste. Utgangs­ punktet er at asimutaksen blir montert nøyaktig i lodd.

Oppgaver 1 Hvordan kan vi kompensere for dempning i et antenneanlegg?

2 I hvilken bane ligger fjernsynssatellittene? 3 På hvilken måte får satellittene tilført energi?

4 Tegn en enkel skisse som viser en offsetantenne.

5 Hva er forskjellen på en offsetantenne og en fokalantenne?

6 Hva gjør mikrobølgehodet med signalet fra satellitten? 7 I forbindelse med satellittanlegg brukes ordet jordskygge. Hva betyr det?

168

Stikkord adresse- og avbruddskart 34 adresserbare alarmanlegg 89 adresserbare brannalarmsystemer 118 aktiv detektor 77 akustisk varsling 85 AL-TEL 87 alarmklasser 90 alarmoverføring 86 alarmsentral 86 alarmsløyfe 75, 94 alarmvarsling 85 analog detektor 121 analoge brannalarmsystemer 118 antennekabler 151 antennekontakt 153 antennelsestemperatur 102 antennevinning 145 arealsikring 65 Arpanet 18 asimut 165 aspirasjonsdetektor 137 Astra 164 asymmetrisk støy 49 asynkron overføring 25 AT&T Systimax PDS 42 automatisk brannalarmanlegg 109, 119, 121 automatisk detektor 81 automatisk detektor, brann 110 automatisk innbruddsalarmanlegg 63, 67 AutroBeam-systemet 127 avanserte alarmanlegg 90 avbruddsfri strømforsyning 52 avbruddssignal 33 avtappingsboks 153

bakkestasjon 21 balansert sløyfe 76 barrieredetektor 82 barrieresikring 64 Base I/O-address 34 Base Memory Address 34 basis inn/ut-adresse 34 basis minneadresse 34 basisbåndnett 27 baud 25 BBS (Bulletin Board System) 23 bit (binary digit) 24 blokkskjema 72 BNC-kontakt 37 brann 102 brannalarmanlegg i landbruk 135 brannalarmanlegg, kabeltyper 134 brannalarmsentral 121, 131 brannalarmsystemer 117 brannforløp 103 brannkjennetegn 122 bredbåndsan tenne 148 brennbarhet 104 byte 24 CSMA/CD 28

datahastighet 24 datakommunikasjon 23 datakompresjon 14 datakriminalitet 55 dataloven 57 datanett 17 Datapak 18 datasikkerhet 55 Datex 17 dekningsflate 81, 112 detektorer, brann 121 detektorer, innbrudd 76 detektorpåvirkning 84 detektorsløyfer 130 differensialdetektor 123 DIGITAL 17 digital detektor 121 dipolantenne 143 direkterettet antenne 166 direktorer 147 dobbeltsløyfeanlegg 130 dokumentasjon for teleinstallasjoner 45 dynamisk passord 58 dørkontakt 82

eksplosjonsgrense 103 elektromagnetiske bølger 142 elektronisk konferanse 19 elektronisk post 19 elevasjonsvinkel 165 endesentraler 9 enkel halvbølgedipol 145 enkel sløyfe 130 enkle alarmanlegg 90 Ethernet 31 Euro-ISDN 11 Eurofile 14 FEB 91 114 feilmelding 68 feilsøking på alarmanlegg 96 felles detektoradresse 89 fellesantenneanlegg 19, 141 feltstyrke 145 feltstyrkemåler 145 ferdigattest for alarmanlegg 100 ferroresonansprinsippet 54 FG-regler, brann 109 FG-regler, innbrudd 89 fiberoptisk kabel 37 finvem 51 fjemsentraler 9 flammedetektor 110 flammepunktstemperatur 102 FM-antenne 146 fokalantenne 166 forbikopler 69 forbrenning 102 fordelingsboks 153 Forsikringsselskapenes Godkjenningsnemnd 62, 109 forsterkere til antenner 150

fotspor 164 front/bak-forhold 148 fysiologisk virkning 106 gain 145 galvanisk skille 46 geostasjonær bane 162 glassbrudd-detektor 81 glødebrann 106 gregoriansk antenne 166 grensesnitt 13 grov vern 50 grunntilknytning (GT) 12 gruppesentraler 9 GSM 16

halvbølgean tenne 147 halveffektsvinkel 145 hybridprinsipp 47 høyenergi-overspenningsbeskytter 50 høyttalersirene 85

innbrudd 62 innbruddsalarm 68 innbruddsalarmanlegg, typer 89 installasjon av innbruddsalarmanlegg 93 installasjonstegning 73 Internett 18 interrupt 33 ionedetektor 125 IR-detektor 82 IRQ 33 ISDN 10 ISDN-telefoni 14 ISPBX 13 jording 52 jordplan 142 jordsløyfe 52 jordstasjon 163

kabelanlegg 19 kabeldempning 38 kabelnett, antenner 141 kabler til alarmanlegg 92 kabling av IT-anlegg 43 kabling av lokalnett 31 kanalantenne 149 kanalgruppeantenne 149 kanal velger 164 koaksialkabel 36, 151 kommunikasjonssatellitt 164 konduktiv varmeoverføring 104 konfigurering av nettverkskort 33 kontroll av alarmanlegg 99 kontroll av brannalarmanlegg 115 konvektiv varmeoverføring 104 koplingsfelt 41 koplingsskjema 74 kringkastingstjeneste 20 kryptering 58 krysskopling 41

169

linjedetektor 82 linjekoding 26 linjesvitsjet datanett 17 LMK-antenne 150 logisk bombe 56 lokale datanett (LAN) 14, 27 lukket brann 103 lukket sløyfe 76

PIR-detektor 78 pluggfeltsnor 41 polarisering 164 polarmount-feste 168 primær kraftforsyning 113 PROM 35 protokoll 30 pyrolyse 102. 106

maksimaldetektor 123 mategap 145 mikrobølgedetektor 78, 83, 84 mobiltelefontjeneste 16 Mobitex 17 modem 27 modulasjon 26 modulasjonshastighet 25 montasje av branndetektorer 132 motorvern 135 mottakerantenne 140, 146 mottakerenhet 21 multimediatjenester 19 målnett 9

radioaktiv kilde 125 radiolinjer 21 ransalarm 91 ranssikring 64 rapportskjema 116 reflektor 147 regler for innbruddsalarmanlegg 62 retningsdiagram 144, 148 revolvering 35 RJ-45-kontakt 36 romdetektor 77 romsikring 65 røyk 106, 125 røykdeteksjon 108 røykdetektor 110, 125 røykdetektor, egenskaper 128 røykprøve 114 røykutvikling 105

nedlink 21, 163 nett-termineringsenhet 13 nettstøyfilter 49 NMT (Nordisk Mobil Telefon) 16 NMT-450 16 NMT-900 16 noder 28 Norges branntekniske laboratorium (NBL) 102, 110 Norsk elektroteknisk komité (NEK) 71 Norsk Standard 105 nummersender 69 objektsikring 65 offentlige nett 8 offsetantenne 166 omregningstabell for signalspenning 143 opplink 21, 163 optisk røykdetektor 126 optisk varsling 85 overføringsmedier for telesignaler21 oversiktsskjema, alarmanlegg 73 overspenningsvem 46 PAD (Packet Assembler/Disassembler) 18 pakkesvitsjet nett 18 parabolsk reflektor 162 parkabel 35 passiv detektor 78 passiv enhet 153 passiv infrarød detektor (PIR) 78, 84 passord 58 periferisikring 65 personlig datamaskin 23 personsøkertj eneste 15

170

sabotasjesikring 81,94 sabotasjesløyfe 94 sammenkoplingsboks 153 sammenkoplingsfilter 156 satellittfinner 167 satellittkringkasting 162 satellittposisjon 164 satellittsamband 21 satellitt-tuner 164 seddelklipsdetektor 77 seismisk detektor 81 sekundær kraftforsyning 113 selvantennelsestemperatur 102 senderantenne 140 senderenhet 21 sentralapparat 70, 89, 110 sentralenheter for landbruk 135 serienett 154 signalnivå i antennekontakt 157 signal/støy-forhold 146 signalskygge 162 sikkerhetsramme 56 sikkerhetstiltak 57 sikring mot innbrudd 63 sirene 85 skallsikring 65 skallsikringsdetektor 77 skipskommunikasjon 22 skjemaer, alarmanlegg 71 spenningsstabilisering 54 spesielle alarmanlegg 91

spesielle objekter 77 spesifikk varmekapasitet 105 spredningshastighet 105 sprinkleranlegg 112 ST-kontakt 38 stablede antenner 149 stamkabel 94 Statens teleforvaltning (STF) 45 strukturert kabling 39 strålingsdiagram 144 strålingsresistans 143 styrt nedkopling 53 støkiometrisk blandingsforhold 103 støy i IT-anlegg 44 støykilder 44 symboler for antenneanlegg 154 symboler for brannalarmanlegg 129 symmetrisk støy 49 synkron overføring 25

TDMA-teknikk 27 telefaks 14 telefonnett 9 teleksnett 15 terminaladapter 13 termisk treghet 105 tidsdelt multippel aksess-teknikk 27 tjenesteintegrert digitalt nett 10 token 30 tomgangstegn 25 topologi 28, 40 transceiver 31 transienter 46 transittsentral 10 transponder 163 trådløs overføring 89 tvillingantenne 150 tyveri 62 ulmebrann 104 ultralyddetektor 81, 84 underfordeler 41 UPS (Uninterruptable Power Supply) 52 utvidet tilknytning (UT) 12

varmedetektor 110, 123 varmekonduktivitet 105 varmeoverføring 104 varmestråling 104 vinduskontakt 82 vinning 148

X.25-nett 18 yagiantenne 143, 147

åpen sløyfe 76 åpningsvinkel 145