Λύσεις — Ενότητα 5 · Υλικό ΚΑΙ Δομημένη Καλωδίωση Τοπικών Δικτύων (σελ. 166) – ΥΛΙΚΟ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ
Λύσεις — Ενότητα 5 · Υλικό ΚΑΙ Δομημένη Καλωδίωση Τοπικών Δικτύων (σελ. 166)
Ενδεικτικές απαντήσεις στις Ερωτήσεις-Δραστηριότητες (καλώδια UTP/FTP/STP, οπτικές ίνες, μικροκύματα, hub/switch/router/AP, δομημένη καλωδίωση). Η αριθμητική Ερ.13 (διαμεταγωγική ικανότητα switch) επαληθεύτηκε με κώδικα και ταιριάζει με τις τιμές του βιβλίου.
Ερ.1 — Καλώδιο συνεστραμμένων ζευγών
Ερώτηση: Να περιγράψετε ένα καλώδιο συνεστραμμένων ζευγών.
Απάντηση:
- Αποτελείται από ζεύγη μονωμένων χάλκινων αγωγών στριμμένων μεταξύ τους.
- Τυπικό δικτυακό καλώδιο έχει 4 ζεύγη (8 αγωγούς) και καταλήγει σε βύσμα RJ-45.
- Μπορεί να είναι αθωράκιστο (UTP) ή θωρακισμένο (FTP/STP).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Χάλκινοι μονωμένοι αγωγοί σε στριμμένα ζεύγη (τυπικά 4 ζεύγη/8 αγωγοί, βύσμα RJ-45), αθωράκιστο ή θωρακισμένο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: χάλκινα ζεύγη + συστροφή + (RJ-45 / 4 ζεύγη).
Ερ.2 — Γιατί συστρέφονται τα ζεύγη
Ερώτηση: Εξηγήστε για ποιο λόγο συστρέφονται τα ζεύγη σε ένα χάλκινο καλώδιο.
Απάντηση:
- Η συστροφή κάνει τα πεδία θορύβου που επάγονται στους δύο αγωγούς ενός ζεύγους να αλληλοαναιρούνται.
- Έτσι μειώνονται ο θόρυβος, οι εξωτερικές παρεμβολές και οι παρεμβολές μεταξύ γειτονικών ζευγών (crosstalk).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Για να αλληλοαναιρούνται τα επαγόμενα πεδία θορύβου στους δύο αγωγούς → μείωση θορύβου και crosstalk.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: αναφορά στην αναίρεση παρεμβολών/θορύβου λόγω συστροφής.
Ερ.3 — Θωράκιση καλωδίου
Ερώτηση: Τι ονομάζουμε θωράκιση καλωδίου και πόσα είδη θωράκισης εφαρμόζονται στα καλώδια συνεστραμμένων ζευγών;
Απάντηση:
- Θωράκιση = μεταλλικό περίβλημα (φύλλο/foil ή πλέγμα) που προστατεύει τους αγωγούς από εξωτερικές ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.
- Στα twisted-pair εφαρμόζονται: καμία (UTP), κοινό φύλλο γύρω από όλα τα ζεύγη (FTP), ξεχωριστή θωράκιση ανά ζεύγος (STP).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Θωράκιση = μεταλλικό προστατευτικό περίβλημα κατά των παρεμβολών. Είδη: αθωράκιστο (UTP), κοινό foil (FTP), ανά ζεύγος (STP).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: ορισμός θωράκισης + τα τρία επίπεδα (UTP/FTP/STP).
Ερ.4 — Σύγκριση UTP/FTP/STP
Ερώτηση: Δώστε μία συγκριτική περιγραφή των καλωδίων UTP, FTP και STP.
Απάντηση:
- UTP: χωρίς θωράκιση — φθηνό, εύκαμπτο, εύκολο στην εγκατάσταση, αλλά πιο ευάλωτο σε παρεμβολές. Το πιο διαδεδομένο.
- FTP: ένα κοινό φύλλο (foil) γύρω από όλα τα ζεύγη → καλύτερη προστασία από το UTP.
- STP: ξεχωριστή θωράκιση σε κάθε ζεύγος (+ συχνά κοινή) → μέγιστη προστασία, αλλά ακριβότερο και δυσκαμπτότερο.
Σύνοψη: (ενδεικτική) UTP: αθωράκιστο, φθηνό/ευέλικτο. FTP: κοινό foil, μέτρια προστασία. STP: θωράκιση ανά ζεύγος, μέγιστη προστασία αλλά ακριβό/δύσκαμπτο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: κλιμάκωση θωράκισης UTP<FTP<STP + trade-off κόστος/ευκαμψία.
Ερ.6 — Δομή οπτικών ινών
Ερώτηση: Δώστε τη δομή των οπτικών ινών.
Απάντηση:
- Πυρήνας (core): λεπτή ίνα γυαλιού/πλαστικού όπου ταξιδεύει το φως.
- Μανδύας/επένδυση (cladding): στρώμα με διαφορετικό δείκτη διάθλασης που παγιδεύει το φως στον πυρήνα (ολική εσωτερική ανάκλαση).
- Προστατευτικό περίβλημα (buffer/jacket): μηχανική προστασία.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Πυρήνας (core), μανδύας/επένδυση (cladding) με διαφορετικό δείκτη διάθλασης, προστατευτικό περίβλημα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: core + cladding (+ ρόλος cladding: ολική εσωτερική ανάκλαση).
Ερ.7 — Μονότροπες vs πολύτροπες ίνες
Ερώτηση: Περιγράψτε τη μετάδοση του σήματος στις μονότροπες και τις πολύτροπες οπτικές ίνες.
Απάντηση:
- Μονότροπη (single-mode): πολύ λεπτός πυρήνας· το φως ακολουθεί μία διαδρομή → ελάχιστη διασπορά, πολύ μεγάλες αποστάσεις/ταχύτητες.
- Πολύτροπη (multi-mode): μεγαλύτερος πυρήνας· το φως ταξιδεύει με πολλές διαδρομές (modes) → μεγαλύτερη διασπορά, μικρότερες αποστάσεις (εντός κτιρίου).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Μονότροπη: μία διαδρομή φωτός, μεγάλες αποστάσεις. Πολύτροπη: πολλές διαδρομές (modes), μεγαλύτερη διασπορά, μικρές αποστάσεις.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: μία vs πολλές διαδρομές + συνέπεια στην απόσταση.
Ερ.9 — Μετατροπείς μέσου
Ερώτηση: Τι είναι οι μετατροπείς μέσου (media converters) από/προς οπτική ίνα και γιατί χρησιμοποιούνται;
Απάντηση:
- Συσκευές που μετατρέπουν το σήμα από χαλκό σε οπτική ίνα και αντίστροφα.
- Χρησιμοποιούνται για να συνδεθούν τμήματα διαφορετικού μέσου — π.χ. να επεκταθεί ένα χάλκινο δίκτυο με ίνα ώστε να καλυφθεί μεγάλη απόσταση ή περιβάλλον με έντονες παρεμβολές.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Μετατρέπουν σήμα χαλκού↔ίνας, ώστε να ενωθούν τμήματα διαφορετικού μέσου (π.χ. επέκταση σε μεγάλη απόσταση με ίνα).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: μετατροπή χαλκός↔ίνα + λόγος (μεγάλες αποστάσεις/παρεμβολές).
Ερ.10 — Μικροκύματα ΚΑΙ συχνότητες Wi-Fi
Ερώτηση: Τι είναι τα μικροκύματα; Ποιες συχνότητες μικροκυμάτων χρησιμοποιεί το Wi-Fi;
Απάντηση:
- Μικροκύματα: ηλεκτρομαγνητικά κύματα υψηλής συχνότητας που διαδίδονται στον αέρα και χρησιμοποιούνται για ασύρματη μετάδοση.
- Το Wi-Fi χρησιμοποιεί κυρίως τις ζώνες 2,4 GHz και 5 GHz.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Μικροκύματα = ΗΜ κύματα υψηλής συχνότητας. Το Wi-Fi χρησιμοποιεί τις ζώνες 2,4 GHz και 5 GHz.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: «ΗΜ κύματα υψηλής συχνότητας» + 2,4 και 5 GHz.
Ερ.11 — Παράγοντες μετάδοσης μικροκυμάτων
Ερώτηση: Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν τη μετάδοση των μικροκυμάτων;
Απάντηση:
- Εμπόδια (τοίχοι, μεταλλικές επιφάνειες) που εξασθενούν/ανακλούν το σήμα.
- Απόσταση πομπού-δέκτη (εξασθένιση με την απόσταση).
- Παρεμβολές από άλλες συσκευές στην ίδια ζώνη.
- Καιρικές συνθήκες και αντανακλάσεις (πολυδιαδρομική διάδοση).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Εμπόδια, απόσταση, παρεμβολές άλλων συσκευών, καιρικές συνθήκες/αντανακλάσεις.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: ≥3 παράγοντες (εμπόδια/απόσταση/παρεμβολές/καιρός).
Ερ.12 — HUB vs Switch
Ερώτηση: Τι είναι οι μεταγωγείς (switch); Σε τι διαφέρει ένας διανομέας (HUB) από έναν μεταγωγέα;
Απάντηση:
- Switch: συσκευή που «μαθαίνει» τις διευθύνσεις MAC και προωθεί κάθε πλαίσιο μόνο στη θύρα του παραλήπτη.
- HUB: αναμεταδίδει ό,τι λαμβάνει σε όλες τις θύρες (broadcast) — κοινό εύρος, πολλές συγκρούσεις.
- Διαφορά: ο switch επιτρέπει ταυτόχρονες ανεξάρτητες συνδέσεις χωρίς συγκρούσεις και πλήρη ταχύτητα ανά θύρα· ο hub όχι.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Switch: προωθεί επιλεκτικά με βάση MAC → χωρίς συγκρούσεις, ταυτόχρονες συνδέσεις. HUB: αναμεταδίδει παντού → συγκρούσεις, κοινό εύρος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: επιλεκτική προώθηση (switch, MAC) vs broadcast σε όλες τις θύρες (hub) + συνέπεια στις συγκρούσεις.
Ερ.13 — Διαμεταγωγική ικανότητα switch
Ερώτηση: Switch 20 θυρών, 100 Mbps/θύρα. Να συμπληρωθεί η μέγιστη δυνατή διαμεταγωγική ικανότητα όταν ένας σταθμός εκπέμπει σε 1, 2, 3, … σταθμούς λήψης.
Απάντηση:
- Ενώ γίνεται η εκπομπή (1 αποστολέας + N λήπτες = \(1+N\) θύρες), οι υπόλοιπες ελεύθερες θύρες σχηματίζουν ανεξάρτητα ζεύγη που επικοινωνούν ταυτόχρονα.
- Ελεύθερες θύρες: \(20-(1+N)\)· ζεύγη: \(\lfloor(20-1-N)/2\rfloor\).
- Συνολική = εκπομπή \(100\) Mbps + ζεύγη×\(100\): \(100\times\big(1+\lfloor(19-N)/2\rfloor\big)\) Mbps.
- Ενδεικτικές τιμές: N=1 → 1000 Mbps (1 Gbps), N=2 → 900, N=3 → 900, N=4 → 800, N=5 → 800, …, N=18/19 → 100 Mbps.
- (Οι τρεις πρώτες τιμές συμφωνούν με τις δοσμένες τιμές του βιβλίου.)
Σύνοψη: Μέγ. διαμεταγωγική = 100·(1+⌊(19−N)/2⌋) Mbps. N=1→1 Gbps, N=2→900, N=3→900, N=4→800…, N=19→100 Mbps.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ (όχι ενδεικτική): επαληθευμένο με κώδικα — αναπαράγει N=1→1000, N=2→900, N=3→900 του βιβλίου. Παγίδα: μην ξεχάσεις να μετρήσεις και την ίδια την εκπομπή (+100).
Ερ.14 — Ασύρματο σημείο πρόσβασης
Ερώτηση: Τι είναι ένα ασύρματο σημείο πρόσβασης (access point);
Απάντηση:
- Συσκευή που επιτρέπει σε ασύρματες συσκευές (802.11) να συνδεθούν στο δίκτυο και συνήθως γεφυρώνει το ασύρματο με το ενσύρματο τμήμα.
- Λειτουργεί ως κεντρικό σημείο της ασύρματης τοπολογίας υποδομής.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Συσκευή που συνδέει ασύρματες συσκευές στο δίκτυο και τις γεφυρώνει με το ενσύρματο (κέντρο τοπολογίας υποδομής).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: ασύρματη πρόσβαση + γεφύρωση με ενσύρματο.
Ερ.15 — Ταχύτητες προτύπων 802.11
Ερώτηση: Ποιες οι προδιαγραφές ταχύτητας των διάφορων προτύπων της οικογένειας 802.11;
Απάντηση:
- 802.11b: ~11 Mbps (2,4 GHz).
- 802.11g: ~54 Mbps (2,4 GHz).
- 802.11n: εκατοντάδες Mbps (2,4/5 GHz).
- 802.11ac: τάξης Gbps (5 GHz). Κάθε νεότερη έκδοση αυξάνει την ταχύτητα.
Σύνοψη: (ενδεικτική) b≈11 Mbps, g≈54 Mbps, n≈εκατοντάδες Mbps, ac≈Gbps — αύξουσα ταχύτητα ανά έκδοση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: αύξουσα σειρά b<g<n<ac με τάξεις μεγέθους (γίνονται δεκτές προσεγγιστικές τιμές).
Ερ.16 — Δρομολογητής vs διανομέας
Ερώτηση: Τι είναι ένας δρομολογητής και ποια η διαφορά του από τον διανομέα;
Απάντηση:
- Δρομολογητής (router): συνδέει διαφορετικά δίκτυα (π.χ. LAN με Internet) και δρομολογεί πακέτα με βάση τις λογικές διευθύνσεις (IP).
- Διανομέας (hub): λειτουργεί εντός ενός δικτύου, απλώς αναμεταδίδοντας τα σήματα σε όλες τις θύρες (φυσικό επίπεδο).
- Διαφορά: ο router δουλεύει μεταξύ δικτύων με IP/δρομολόγηση· ο hub μέσα σε ένα δίκτυο χωρίς «εξυπνάδα».
Σύνοψη: (ενδεικτική) Router: συνδέει/δρομολογεί μεταξύ δικτύων με βάση IP. Hub: αναμεταδίδει σήματα εντός ενός δικτύου. Διαφορά: μεταξύ δικτύων (IP) vs εντός δικτύου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: δρομολόγηση μεταξύ δικτύων/IP (router) vs απλή αναμετάδοση εντός δικτύου (hub).
Ερ.17 — Υποσυστήματα δομημένης καλωδίωσης
Ερώτηση: Ποια τα υποσυστήματα της δομημένης καλωδίωσης κατά το πρότυπο EIA/TIA 568;
Απάντηση:
- Θέσης εργασίας (work area): πρίζα δικτύου + patch cord στη θέση του χρήστη.
- Οριζόντια καλωδίωση: από την πρίζα κάθε θέσης μέχρι τον κατανεμητή ορόφου (patch panel), στον ίδιο όροφο.
- Κατακόρυφη/κορμού (backbone): συνδέει τους κατανεμητές ορόφων μεταξύ τους και με τον κεντρικό κατανεμητή (συχνά με οπτική ίνα).
- Συμπληρωματικά: πιστοποίηση και διαχείριση/τεκμηρίωση των γραμμών.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Θέσης εργασίας, οριζόντια καλωδίωση, κατακόρυφη/κορμού — με πιστοποίηση και τεκμηρίωση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κριτήριο: τα τρία βασικά υποσυστήματα (θέση εργασίας/οριζόντια/κατακόρυφη).
