ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ ЛЕКЦИЯ 6 АГТУ КАФЕДРА «СВЯЗЬ» Ст. преподаватель ГОЛОВАЧЁВ Д.Н.

Структурированные кабельные системы

3 Современное здание, будь то офис, производственный комплекс или жилой дом, насыщено множеством кабельных разводок и информационных сетей, среди которых: телефонная система, локальная компьютерная сеть, сеть офисного телевидения, системы пожарной и охранной сигнализации, даже контроль за климатом внутри здания. Кабельные системы являются тем базисом на котором строятся все основные компоненты информационно-вычислительных комплексов предприятий и организаций. Грамотная организация кабельной системы здания является одной из ключевых задач создания интеллектуальных систем и определяет надежность функционирования всех служб и подразделений корпорации. Именно поэтому при создании кабельной системы здания необходимо, чтобы она была бы такой же капитальной, как и само здание. В то же время именно кабельные системы в первую очередь затрагивают изменения в новых технологиях передачи данных, сетевых и коммуникационных стандартах, моделях оборудования и версиях прикладных программ, из-за которых приходится постоянно модернизировать или даже полностью заменять всю слаботочную проводку. Решение практически всех перечисленных выше проблем было найдено с появлением на рынке СКС - структурированных кабельных систем.

4 СТРУКТУРИРОВАННЫЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ (СКС) Структурированная кабельная система (СКС) представляет собой иерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделенную на структурные подсистемы. СКС состоит из набора медных и оптических кабелей, кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъемов, модульных гнезд, информационных розеток и вспомогательного оборудования. Все перечисленные элементы интегрируются в единую систему и эксплуатируются согласно определенным правилам. В основу концепции структурированных кабельных систем положена возможность реализации следующих основных принципов:

5 Универсальность Для передачи данных в ЛВС, организации локальной телефонной сети, передачи видеоинформации или сигналов от датчиков пожарной безопасности или охранных систем используется единая кабельная система. При продуманной интеграции в инфраструктуру здания структурированные системы позволяют автоматизировать многие процессы по контролю, мониторингу и управлению хозяйственными службами и системами жизнеобеспечения.

6 Гибкость СКС позволяют быстро и легко изменять конфигурацию кабельной системы и управлению перемещениями внутри здания и между зданиями. Для этого администратору сети достаточно перекоммутировать контакты на кроссировочных панелях. Это позволяет обеспечить гибкое изменение рабочих мест сотрудников и полное изменение конфигурации системы, включая замену и добавление оборудования, расширение системы.

7 Устойчивость Тщательно спланированная СКС устойчива к внештатным ситуациям и гарантирует высокую надежность и защиту данных в течение многих лет. Так большинство ведущих производителей дают гарантию на поставляемые ими СКС (при выполнении требуемых процедур сертификации) до 25 лет. Таким образом, структурированная кабельная система является универсальным и гибким решением задачи создания коммуникационной инфраструктуры здания или группы зданий.

8 Преимущества СКС над обычными кабельными системами: для передачи данных, голоса и видеосигнала используется единая кабельная система; использование универсальных розеток на рабочих местах позволяет подключать к ним различные виды оборудования. оправдывают капиталовложения за счет длительного использования и эксплуатации сети; обладают модульностью и возможностями внесения изменений и наращивания без замены всей существующей сети;

9 допускают одновременное использование нескольких различных сетевых протоколов; не зависят от изменений технологий и поставщика оборудования; используют стандартные компоненты и материалы; допускают управление и администрирование минимальным количеством обслуживающего персонала; позволяют комбинировать в одной сети волоконно-оптический и медный кабель;

10 Структура СКС Структурированная Кабельная Система (СКС) должна состоять из любой или всех ниже перечисленных подсистем: Горизонтальная подсистема Магистральная подсистема Подсистема рабочего места

11

12 Данные подсистемы включают в себя следующие функциональные элементы: Главный Распределительный Пункт (ГРП) Магистральный кабель территории Распределительный Пункт Здания (РПЗ) Магистральный кабель здания Распределительный Пункт Этажа (РПЭ) Горизонтальный кабель Точка перехода (ТП) Телекоммуникационный Разъем (ТР)

13 Горизонтальная подсистема Горизонтальная подсистема является частью телекоммуникационной кабельной системы, которая проходит между телекоммуникационной розеткой/коннектором на рабочем месте и горизонтальным кроссом в телекоммуникационном шкафу. Она состоит из горизонтальных кабелей и той части горизонтального кросса в телекоммуникационном шкафу, которая обслуживает горизонтальный кабель. Каждый этаж здания рекомендуется обслуживать своей собственной Горизонтальной подсистемой.

14 Все горизонтальные кабели, независимо от типа передающей среды, не должны превышать 90 м на участке от телекоммуникационной розетки на рабочем месте до горизонтального кросса. На каждое рабочее место должно быть проложено как минимум два горизонтальных кабеля. В случае речевых приложений и приложений передачи данных четырехпарные UTP/ScTP и волоконно-оптические кабели должны прокладываться с соблюдением топологии "звезда" от телекоммуникационного шкафа на каждом этаже до каждой индивидуальной информационной розетки. Все пути прохождения кабельных трасс должны быть согласованы с заказчиком перед началом прокладки кабеля.

15 Каждый сегмент кабеля UTP/ScTP между горизонтальной частью кросса в телекоммуникационном шкафу и информационной розеткой не должен содержать муфт.

16 Магистральная подсистема Маршрут кабеля внутри здания, соединяющий шкаф со шкафом или с аппаратной, называется Магистральной подсистемой здания, соединяющей главный кросс в аппаратной с промежуточными кроссами (IС) и с горизонтальными кроссами в телекоммуникационных шкафах (ТС). Она состоит из среды, в которой происходит передача информации по магистрали между этими точками, и соответствующего коммутационного оборудования, терминирующего данный тип среды.

17 Магистральная подсистема должна включать в себя кабель, установленный вертикально между этажными телекоммуникационными шкафами, главный или промежуточный кроссы в многоэтажном здании, а также кабель, установленный горизонтально между телекоммуникационными шкафами, главный или промежуточный кроссы в протяженном одноэтажном здании.

18 Во всех ТС должна иметься в наличии или быть доступной для повторного использования адекватная площадь сечения магистральной трассы, чтобы не потребовалось создавать дополнительные трассы. Магистральные кабели должны быть проложены типологически в виде звезды, начинаясь в главном кроссе и проходя к каждому телекоммуникационному шкафу. Между главным и горизонтальным кроссами может находиться промежуточный кросс. Такая система называется топологией иерархической звезды.

19

20 Подсистема рабочего места Данная подсистема обеспечивает соединение информационной розетки (телекоммуникационного разъема) и активного устройства (компьютер/телефон). В подсистеме определены требования к аппаратным шнурам и телекоммуникационным розеткам на рабочем месте пользователя. Телекоммуникационные разъемы располагаются на стене, на полу или в любой другой области рабочего места. Все зависит от конструкции здания. При проектировании кабельной системы телекоммуникационные разъемы должно размещаться в легкодоступных местах. Высокая плотность размещения разъемов повышает гибкость системы по отношению к изменениям. Во многих странах разъемы устанавливаются из расчета: два разъема на минимум 6 кв. м. и максимум 10 кв. м. рабочей площади. Разъемы могут устанавливаться как отдельно, так и в группе, но каждое рабочее место должно быть снабжено минимум двумя разъемами.

21 Каждый телекоммуникационный разъем должен быть промаркирован постоянной, хорошо заметной для пользователя, этикеткой. Следует обратить внимание на маркировку каждой дуплексной пары: все изменения маркировки должны фиксироваться в документации.

22 Магистрали между зданиями Когда распределительная система охватывает более одного здания, компоненты, обеспечивающие связь между зданиями, составляют Магистральную подсистему между зданиями. Эта подсистема включает в себя среду, по которой осуществляется передача магистральных сигналов, соответствующее коммутационное оборудование, предназначенное для терминирования данного типа среды, и устройства электрической защиты для подавления опасных напряжений при воздействии на среду грозового и/или высоковольтного электричества, пики которых могут проникать в кабель внутри здания. Обычно это магистральный кабель первого уровня, проходящий от главного кросса в аппаратной центрального здания к промежуточному кроссу в аппаратной периферийного здания.

23 Магистральная подсистема должна включать в себя кабель, проложенный между зданиями, в туннеле, закопанный непосредственно в землю или в любой комбинации этих способов и проходящий от главного кросса к промежуточному кроссу в системе, состоящей из нескольких зданий. Кабели магистрали должны быть установлены по топологии "звезда", исходя из главного кросса к каждому телекоммуникационному шкафу периферийного здания. Все кабели между зданиями должны быть установлены с соблюдением требований соответствующих нормативов.

24 Размещение аппаратной или телекоммуникационного шкафа Подсистема аппаратной состоит из электронного оборудования связи коллективного (общего) использования, расположенного в аппаратной или в телекоммуникационном шкафу, и передающей среды, необходимой для подключения к распределительному оборудованию, обслуживающему горизонтальную или магистральную подсистемы. Телекоммуникационные шкафы должны обеспечивать все необходимые условия (пространство, питание, условия окружающей среды и т.д.) для пассивных элементов и активного оборудования, установленного в них. Каждый шкаф должен иметь прямой выход на магистральные кабели.

25 Оборудование включает в себя арматуру кроссов, патч-панели и стойки, активное телекоммуникационное оборудование, а также приспособления и устройства для проведения тестирования. Также необходимо обеспечить заземляющую магистраль на основе соединительного проводника для обеспечения прямого соединения аппаратной и телекоммуникационных шкафов. Эти элементы являются частью инфраструктуры заземления (системы телекоммуникационных трасс и помещений в структуре здания) и не зависят от оборудования или кабельной системы. Аппаратной не должны пользоваться другие службы здания, которые прямо или косвенно могут мешать функционированию телекоммуникационной системы

26 Рекомендуемые типы кабелей для передачи сигнала Подсистема Тип носителя сигнала Рекомендуемое использование Горизонтальные кабели Экранированная или неэкранированная витая пара Голос, данные Оптоволокно При необходимости (1) Магистральные кабели Экранированная или неэкранированная витая пара Голос и низкоскоростная среда для передачи данных Оптоволокно Высокоскоростная среда для передачи данных Магистральные кабели территории Оптоволокно Для большинства приложений. Использование оптоволокна решает многие проблемы, связанные с источниками помех. Экранированная или неэкранированная витая пара При необходимости (2)

27 (1) При определенных условиях (соображения безопасности, условия среды и т.д.) может рассматриваться использование оптоволокна для горизонтальных кабелей (2) UTP или FP можно использовать магистральной подсистеме территории, если это позволяет расстояние и при этом, широкая полоса пропускания, свойственная оптическим кабелям, не требуется.

28 Построение СКС, системы электропитания Выполнение комплексного проекта можно разделить на несколько этапов: Первый этап – построение СКС на N портов. Второй этап - построение системы электропитания. Третий этап – тестирование, сертификация и выдача проектной и технической документации. Четвертый этап – настройка необходимого сетевого оборудования и установка монтажных конструктивов. На рис. в здании 1 показана структурная схема СКС, а в здании 2 приведено расположение ее основных элементов.

29

30 Для данного проекта вводятся следующие условные обозначения: 1. Магистральный кабель территории 2. Магистральный кабель здания 3. Горизонтальный кабель 4. Кабель электропитания 5. Рабочее место 6. Офисное оборудование (в данном случае сетевой принтер) 7Напольный коммутационный шкаф (основной) 7.1Напольный коммутационный шкаф (промежуточный) 7.2Открытая монтажная стойка 7.3Настенный коммутационный шкаф 8Электрический шкаф 8.1Электрический щит 9УАТС

31 Правила монтажа СКС Наиболее серьезной проблемой при создании СКС для работы высокоскоростных приложений (категория 3 и выше) является качество монтажа. Существуют специальные требования и рекомендации по монтажу СКС, выполнение которых гарантирует сохранение исходных рабочих характеристик отдельных компонентов, собранных в линии, каналы и системы. Стандарты ISO/IEC и ANSI/TIA/EIA-568A устанавливают в качестве требований несколько основных правил монтажа, предусматривающих методы и аккуратность выполнения соединения компонентов и организации кабельных потоков, которые в значительной степени повышают производительность системы и облегчают администрирование установленных кабельных систем.

32 Уменьшению искажения передаваемого сигнала способствуют специальные методы подготовки кабеля и его терминирования в соответствии с инструкциями производителя, а также хорошая организация кабельных потоков, расположение и монтаж телекоммуникационного оборудования, обслуживающего кабельную систему. Эти правила особенно касаются высокопроизводительных кабелей, как медных, так и волоконно-оптических. Медные кабели особо чувствительны к внешним аномалиям. Например, развитие пары медных проводников на величину, превышающую максимально допустимую стандартами, негативно влияет на характеристики перекрестных помех пары или пар. Нарушение требований к минимальному радиусу изгиба кабеля также влияет на его рабочие характеристики.

33 С увеличением частоты передачи возрастает риск того, что неправильно смонтированный кабель окажет влияние на производительность системы. Если полоса частот меньше 16 МГц, а скорость передачи ниже 10 Мбит/с (например, 10BASE-T Ethernet), можно и не заметить, что технология монтажа была нарушена. Однако этот же кабель, работающий при ширине полосы сети более 50 МГц и скорости передачи 100 Мбит/с или выше, может функционировать неправильно. Для оценки передающих рабочих характеристик компонентов СКС используются следующие параметры: затухание, NEXT (NearEndXtalk переходные помехи на ближнем конце), обратные потери и сопротивление постоянному току. Хотя все они чувствительны к нарушениям непрерывности волновой среды в точках терминирования и в местах

34 возникновения дефектов, на NEXT особенно влияет развитие пары проводников и другие воздействия, приводящие к нарушению баланса пары и отклонениям импеданса. Кроме искажения сигнала, неправильное терминирование может привести к возникновению эффекта рамочной антенны, который проявляется в излучении сигнала с уровнями, превышающими нормативные требования к излучению. В таблице приведено несколько примеров того, как качество монтажа может влиять на самый "тонкий" и "чувствительный" параметр NEXT.

35 Влияние качества монтажа на рабочие характеристики канала Тип воздействия Ухудшение NEXT Полный канал, правильно установленный Эталон Кабель, изогнутый 1000 раз в пределах допустимого радиуса Без изменений Замена патч-корда длиной 0,6 м категории 5 на патч-корд такой же длины категории 3 8,0 дБ Замена патч-корда длиной 0,6 м категории 5 на патч-корд длиной 6 м категории 3 13,0 дБ Сворачивание кабеля в бухту с длиной витка 2 м и поперечным сечением 5 см Без изменений Жгутование кабелей с помощью кабельных хомутов в соответствии с правилами монтажа Без изменений

36 Удаление 2,5 см оболочки кабеля на станционном конце 1,2 дБ Удаление 30 см оболочки кабеля на станционном конце 2,0 дБ Развитие пар кабеля 1,2 см на станционном конце 1,5 дБ Развитие пар кабеля 5 см на станционном конце 3,8 дБ Развитие пар кабеля 15 см на станционном конце 11,6 дБ Скручивание кабеля с радиусом изгиба 3,5 см 1,9 дБ Скручивание кабеля с радиусом изгиба 1,2 см 2,1 дБ "Изломленный" кабель 2,4 дБ

37 Общий закон, устанавливаемый стандартами, гласит: смонтированная кабельная система UTP классифицируется в соответствии с наихудшими рабочими характеристиками компонента линии. Ниже перечислены те основные правила, которые необходимо соблюдать при монтаже СКС для обеспечения их функционирования на уровне требований стандартов. Правила разделены по группам наиболее типичных монтажных объектов.

38 Неэкранированный кабель Для избежания растяжения кабеля во время монтажа сила натяжения не должна превышать 110 Н для 4-парных кабелей калибра 24 AWG (0,5 мм). При монтаже кабельных систем в сложных условиях (внутри или между зданиями), при протяженности непрерывного кондуита более 30 м или сумме углов поворотов при протяжке, превышающей 180 градусов, рекомендуется применять динамометр, позволяющий контролировать натяжение кабеля с целью не выйти за рамки спецификаций производителя. Выше приведена лишь общая рекомендация по максимальной силе натяжения 4-парного кабеля. На практике следует соблюдать ограничения по максимальному натяжению, определенные производителем конкретного вида кабеля.

39 Радиусы изгиба установленных кабелей не должны быть меньше следующих значений: 4 внешних диаметра кабеля для горизонтальных кабелей DTP и 10 внешних диаметров кабеля для многопарных магистральных кабелей UTP. Необходимость поддержания небольших радиусов изгиба кабеля обусловлена тем, что при резких изгибах пары внутри кабеля деформируются и нарушается однородность сбалансированной симметричной передающей среды. Это ведет в первую очередь к серьезной деградации такого параметра как NEXT. Последующее выпрямление изгиба может не только не восстановить, но и ухудшить форму пары. Запрещается помещать кабели в те каналы, кабинеты, корпуса и другие монтажные устройства, у которых радиусы закруглений или краев не соответствуют требованиям производителей кабелей к радиусу их изгиба.

40 К мерам предосторожности, соблюдаемым при монтаже и организации кабельных потоков, относится предотвращение различных механических напряжений в кабеле, вызываемых натяжением, резкими изгибами и чрезмерным стягиванием пучков кабеля. Следует избегать негативных воздействий на кабель, вызываемых: его перекручиванием во время протягивания или монтажа, растягиванием кабельных пучков под действием собственного веса на кабельных подвесках, туго затянутыми кабельными хомутами, резкими изгибами кабеля.

41 Группируя и связывая свободные кабели необходимо следить, чтобы они не были перетянуты, и использовать специальные мягкие кабельные хомуты. Запрещается крепить кабели металлическими скобами, их следует устанавливать в трассах и пространствах, обеспечивающих защиту от погодных условий и других опасных факторов окружающей среды.

42 Экранированный кабель Кроме влияния на качество сигнала, неправильная практика терминирования элементов и экранов симметричного кабеля может создавать эффект рамочной антенны, приводящий к возникновению уровней излучаемых полей, превышающих нормативные требования. Экран кабельной линии или канала должен быть заземлен на шине телекоммуникационной системы заземления (Telecommunications Ground Busbar, TGB).

43 Разница потенциалов между экраном и землей не должна превышать 1 В, а сопротивление между экраном и землей 4 Ом на рабочем месте. Для создания магистрали между двумя зданиями с различными потенциалами земли рекомендуется использовать волоконно-оптические кабели. Процедуры, необходимые для заземления системы экранов с целью обеспечения электрической безопасности и рабочих характеристик электромагнитной совместимости (ЕМС), должны подчиняться национальным и местным нормативам. Качество их выполнения зависит от квалификации монтажников, так как подобные процедуры могут включать в себя специфические методы монтажа. Неправильное экранирование может снизить производительность и уровень безопасности системы.

44 Коммутационное оборудование и точки терминирования В кабельном элементе величина развития пар в результате терминирования на коммутационном оборудовании должна быть как можно меньше. Удалять оболочку кабеля следует лишь на столько, сколько требуется для удобства терминирования. Для линий с компонентами категории 4 рекомендуется, чтобы развитие пары не превышало 25 мм, а для линий с компонентами категории 5 13 мм.

45 Соблюдение приведенных рекомендаций должно минимизировать воздействие терминирования на рабочие характеристики. Сохранение целостности свития пар как можно ближе к месту терминирования обеспечивает минимальное влияние сигналов друг на друга. Раскрученные во время монтажа кабельные пары не следует скручивать снова. Правильное скручивание контролируется производителем кабеля, неправильное может отрицательно повлиять на рабочие характеристики.

46 В полях терминирования, требующих частого доступа (например, кроссах, используемых для изменений в сети) можно пользоваться патч- кордами и патч-панелями с подсоединенными коннекторами, которые в комбинации соответствуют требованиям к данной категории. Применение патч-кордов для перемещений и изменений может уменьшить отклонения рабочих характеристик, возникающие в результате небрежных или неправильных методов монтажа кабельных компонентов в полевых условиях. Однако, если предпочтительнее использовать перемычки, следует уделить внимание контролю за величиной развития пар, как описано выше.

47 Если используются кабели с различными категориями передающих характеристик, их следует терминировать на разных терминационных полях. Например, кабели категорий 3 и 5, идущие от одного и того же рабочего места, должны быть терминированы на две различные патч-панели или два разных поля, каждое из которых маркировано подходящим идентификатором.

48 Телекоммуникационные кабельные трассы, помещения и пространства Компания-монтажник должна соблюдать требования к радиусам изгиба и усилиям на растяжение для кабелей DTP и волоконно-оптических кабелей во время подготовки и в ходе монтажа. Кабельные трассы должны монтироваться или выбираться таким образом, чтобы минимальный радиус изгиба кабеля отвечал требованиям его изготовителя, как во время, так и после его прокладки. Кабели должны поддерживаться с помощью приспособлений, спроектированных специально для этих целей и установленных независимо от других структурных компонентов.

49 При каблировании в местах с подвесными или фальш- потолками средства крепления кабеля должны быть структурно независимыми от элементов подвесного потолка, его арматуры или средств крепления. Элементы крепления кабеля должны быть расположены с интервалами 1,2 1,5 м. Средства поддержки кабеля хомуты, кольца и крючки должны располагаться друг от друга на расстоянии не более 1,5 м. Все фабрично изготовленные каналы, используемые для прокладки кабелей, должны устанавливаться с учетом спецификаций их производителя. Кабельные трассы, помещения и медные кабели, проходящие параллельно с флуоресцентными лампами, должны монтироваться с минимальным зазором в 127 мм от флуоресцентных ламп.

50 В случае, если к внутристеновым пространствам есть свободный доступ, компания-монтажник должна прокладывать кабельные сегменты внутри стен. Если же доступ к стенам затруднен, следует найти другой метод прокладки, например, с использованием металлического кондуита или поверхностных систем распределения. Непрерывные сегменты кондуита, устанавливаемые компанией-монтажником, не должны превышать по длине 30 м или содержать более двух изгибов с углом в 90° без применения протяжных боксов соответствующего размера. В телекоммуникационном шкафу, в местах использования кабельных лотков и стоек, группы горизонтального кабеля укладываются с помощью цветных кабельных хомутов.

51 Аппаратные стойки и шкафы должны иметь достаточные проходы спереди, сзади и сбоку для доступа к кабелям. Свободно стоящие аппаратные стойки и кабинеты должны иметь проходы для доступа, измеряемые от вертикальных опор/рамы кабинета: односторонние проходы спереди и сзади по 1 м (отдельные стойки или ряды). Должны выполняться минимальные требования к проходам соответствующих нормативов и инструкций, более жесткие, чем указанные выше. Такие проходы обеспечивают доступ к оборудованию для его обслуживания, а также пространство для организации кабельных потоков. Ряды стоек, расположенные последовательно, должны иметь по одному проходу с каждой стороны, а расположенные параллельно друг другу, могут иметь общие проходы.

52 Особое внимание следует уделять заполнению кабельных каналов и соблюдению инструкций производителей каналов. Слишком большое количество кабелей в канале может привести к излишнему давлению на нижерасположенные кабели. Кабели, проложенные в каналах кабинетах и т. п., имеющих специально спроектированные ограничители радиуса изгиба, подвержены "пролежням" из-за неправильного проектирования радиусов изгиба и загрузки трасс. "Пролежни" со временем могут привести к образованию перегибов, возникающих под давлением, лежащих наверху кабелей.