|
Содержание понятия "СКС"
Общие преимущества СКС
Элементы СКС
Категории СКС (кабелей)
Характеристики кабелей
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 над 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 структурированных кабельных систем.
Содержание понятия "СКС"
Термин Структурированная кабельная система известен в настоящее время многим. В некотором смысле - это такая модная вещь, которую просто необходимо иметь приличной организации.
1. Система - нечто функционально законченное, логически ясное и поддающееся стандартизации. Стандарты эти разработаны и признаны на мировом уровне.
2. Кабельная - заметьте, не компьютерная, не вычислительная, а кабельная система. Это не случайно. Кабельная система - это фундамент, "железо", нижняя ступень иерархии Вашей сети. Вычислительная сеть, телефонная сеть или что-то другое - это уже ПРИЛОЖЕНИЯ для кабельной системы. Естественным выводом из этого положения является то, что такая система должна соответствовать общепринятым стандартам, и такие стандарты существуют.
3. Структурированная - обладающая заранее продуманной и задокументированной логикой построения, подразумевающей разбиение на функциональные подсистемы и уровни. Один из принципов - строгая иерархия уровней построения кабельной системы. Каждый уровень имеет своё определённое функциональное назначение, физическую топологию и состав компонент, жёстко регламентированных стандартами.
Итак, подытожим: Структурированная кабельная система - это система компьютерных и телефонных коммуникаций, проектируемых и устанавливаемых без привязки их к конкретным приложениям (сетевым технологиям). СКС обеспечивает долговременную эксплуатацию, удобство коммутации, постоянное развитие и наращивание сети. Избыточность подобных систем обеспечивает их долговечность, простоту изменения местоположения и функций рабочих мест, обнаружения дефектов и, в конечном счете, отсутствие вложений дополнительных средств в будущем. При создании такой системы используются качественные расходные материалы от ведущих производителей, отвечающие необходимым техническим требованиям и обладающие соответствующими сертификатами. Использование активного оборудования (АТС, HUB и т.д.) позволяет создавать телефонные и компьютерные сети любой конфигурации. Современные кабельные каналы и монтажные шкафы под сетевое оборудование хорошо впишутся в любой интерьер и позволят Вам в любой момент изменить схему и структуру сети. Необходимо отметить еще один важный момент. В отличие от компьютерной техники (срок использования до 5 лет), кабельные системы имеют срок морального старения более 10 лет (срок физического износа во много раз больше), что сопоставимо с периодом капитального ремонта здания и позволяет рассматривать кабельные системы как капитальные вложения. Правильно спроектировав кабельную систему в офисном помещении, можно использовать ее при различном оборудовании или для разных задач.
Общие преимущества СКС
1. Универсальность. Передача голоса, данных и видеосигнала по одной системе, одновременное использование нескольких сетевых протоколов, активного оборудования различных производителей, комбинирование медных и оптических кабелей.
2. Гибкость и минимальные затраты при создании новых или расширении существующих сетей, при подключении нового оборудования и перемещении рабочих мест. Избыточность - наличие достаточного количества резервных каналов связи (кабелей), необходимых для расширения системы в процессе эксплуатации. Модульность - возможность внесения изменений без замены всей существующей сети.
3. Стандартизация. Использование стандартных компонентов и утвержденные международными стандартами принципы документирования СКС избавляют от множества проблем при эксплуатации и наращивании системы.
4. Надежность. Способность системы сохранять рабочие параметры в заданных диапазонах в течение всего срока эксплуатации и снижение времени на устранение неисправностей в несколько раз. 90% сбоев в системах здания вызваны проводкой, в то время как стоимость самой СКС – лишь 10% от стоимости оборудования.
5. Экономичность. Использование единой технологии сводит к минимуму объём монтажных работ и вмешательство в несущие конструкции здания. Изменение и наращивание подсистемы оборудования не требует затрат на кабельную сеть. Низкая себестоимость поддержки и обслуживания телекоммуникационной инфраструктуры и привлечение минимального количества обслуживающего персонала.
6. Окупаемость затрат. Срок морального старения СКС в 3 раза больше, чем у электронной техники и сопоставим с межремонтным периодом эксплуатации здания (10-20 лет). Вложения в СКС превышают вложения в обычные кабельные сети, но окупаются дважды за период эксплуатации системы.
Элементы СКС для офисов занимающих несколько этажей
СКС строится на основании американских (EIA/TIA-568, EIA/TIA-569) и европейского (EN 50173) стандартов, а также на основании международного стандарта ISO/IEC 11801. Стандарты определяют правила прокладки и монтажа кабелей, правила разделки кабелей на портах розеток и коммутационных панелей, предельно допустимые расстояния от порта коммутационной панели до розетки, правила расположения кабельных трасс и т.д.
В соответствии со стандартами структурированная кабельная система состоит из следующих составляющих:
1. Магистраль комплекса зданий
2. Коммутационный центр здания
3. Магистральная система здания (вертикальная подсистема)
4. Подсистема управления
5. Система этажа (горизонтальная подсистема)
6. Подсистема рабочего места.
Магистраль комплекса зданий служит для соединения между собой различных зданий. Используются оптоволоконный кабель, обеспечивающий высокую скорость передачи данных (свыше 500 Мбит/с). Оптоволоконный кабель также обеспечивает гальваническую развязку зданий, предотвращающую электрический пробой из-за разности потенциалов заземления разных зданий. Как правило, используется бронированный многожильный кабель для обеспечения надежной защиты от механических повреждений и резервирования каналов. Может использоваться многомодовое волокно. В случае необходимости обеспечить большие расстояния передачи и большую скорость передачи информации может использоваться одномодовое волокно 9/125 мкм. Наиболее перспективным для СКС сейчас является модифицированное многомодовое волокно 50/125 мкм.
Магистральная система здания (вертикальная подсистема) соединяет между собой этажи здания, обеспечивая передачу данных между ними. В качестве среды передачи используется неэкранированная или экранированная витая пара (STP, UTP), оптоволоконный кабель (в основном многомодовый кабель).
Подсистема управления обеспечивает управление путем переключения цепей, объединяет горизонтальную и вертикальную подсистемы. Состоит из маркированных коммутационных кабелей и панелей в монтажном шкафу.
Система этажа (горизонтальная подсистема) предназначена для связи подсистемы управления с подсистемой рабочего места. Каждая телекоммуникационная розетка в рабочей области соединяется с горизонтальным распределительным узлом, расположенным в монтажном шкафу. При этом максимальная длина горизонтального кабеля не может превышать 90 метров. Длина кабеля определяется от розетки в рабочей области до распределительной панели в монтажном шкафу. Это участок определяется как базовая линия. Суммарная длина соединительных шнуров, которыми осуществляется коммутация в горизонтальном кроссе, не должна превышать 6 метров, а длина соединительного шнура между розеткой и рабочей станцией не должна превышать 3 метров. Для прокладки горизонтальной подсистемы рекомендуется применять неэкранированную витую пару. При специальных требованиях используется экранированная витая пара. Для прокладки сети, работающей в сложных условиях и на расстояниях более 90 м, используется и оптоволоконный кабель. Существует специальный стандарт TIA/EIA TSB72, в котором описан вариант кабельной системы, реализованной целиком на оптоволокне. В этом случае максимальная длина канала может составлять до 300 метров.
Подсистема рабочего места является составной частью горизонтальной кабельной системы и предназначена для подключения конечных потребителей (компьютеров, терминалов, принтеров, телефонов и т.д.) к локальной сети. Рабочее место содержит информационную розетку состоящую из двух модулей, первый из которых предназначена для подключения компьютера, а второй - телефонного аппарата или устройства, выполняющего аналогичные функции. Международный стандарт предполагает использование кабельной системы в течение достаточно длительного срока (не менее 10 лет). Технологии передачи данных развиваются достаточно интенсивно, и скорости передачи данных, а также их объемы, растут соответственно. Поэтому внешняя и вертикальная подсистемы должны обеспечить высокую скорость (и дальнейшее ее увеличение) передачи данных. При проектировании кабельной системы должна быть заложена некоторая избыточность абонентских розеток и свобода физического доступа к ним. В результате построения такой системы на каждом рабочем месте мы имеем одинаковые информационные розетки, к которым могут быть подключены персональные компьютеры, телефонные и факсимильные аппараты, сетевые принтеры или иное оборудование. В том числе, вообще говоря, можно предусмотреть установку точек подключения датчиков пожарной и охраной сигнализаций, оборудования системы контроля и управления доступом, камер системы видеонаблюдения. Это удобно! У вас единообразное поле одинаковых розеток. Вам не надо задумываться, а можно ли к этой розетке подключить компьютер или телефон. Ответ однозначный: вы можете подключить любое оборудование, имеющее для подключения вилку типа RJ45, RJ12 или RJ11
Категории СКС (кабелей)
Каждая СКС в соответствии со стандартами имеют свою категорию. В следующей таблице приведены встречающиеся категории на настоящий момент.
| Категория СКС |
Диапазон частот |
Приложения, под которые разрабатывались категории |
Год принятия стандарта |
| 3 |
16 МГц |
Ethernet, 10Base-T |
1991 |
| 4 |
20 МГц |
Token Ring 16Мбит/с |
1993 |
| 5 |
100 МГц |
100Base-TX (Fast Ethernet) АТМ 155 |
1995 |
| 5E |
100 МГц |
1000Base-T (Gigabit Ethernet) |
1999 |
| 6 |
200 МГц |
Gigabit Ethernet 1000Base-TX |
2002 |
Наиболее известны из этой таблицы Категория 3 и категория 5е. В настоящее время категория 3 фактически не используется из-за низкой скорости передачи данных, которую она может обеспечить. Категория 4 была следующим шагом в развитии кабельных систем, однако она не получила большого распространения в силу того что не существенно увеличила характеристики. Следующим этапом было появление категории 5 и ее дальнейшее развитие до категории 5е, благодаря повышению требований и улучшению ее характеристик. В настоящее время большая часть всех сетей смонтировано именно на этой категории. В настоящее время все шире и шире начинают монтировать кабельные системы 6-ой категории. Фактически это уже становится стандартом для вновь строящихся зданий. Это связано как раз с тем, что срок их эксплуатации будет порядка 20 лет, а уже сейчас говорят о том, что пропускной способности кабельной системы категории 5е явно не достаточно.
Характеристики кабелей
Каким же образом определяют соответствует сеть той или иной категории или нет? Для этого проводят всевозможные тесты при помощи специального оборудования. В ходе этих тестов измеряются следующие параметры.
Impedance (Характеристический импеданс)
Как всякий проводник, "Витая пара" имеет сопротивление переменному электрическому току. Однако это сопротивление различно для различных частот. В частности для кабеля Категории 5 импеданс измеряется в диапазоне частот до 100 МГц и должен составлять 100 Ом 15%.
Для идеальной пары импеданс должен быть одинаковым по всей длине кабеля, поскольку в местах неоднородности возникает эффект отражения сигнала, что в свою очередь может ухудшить качество передачи информации. Чаще всего однородность импеданса нарушается при изменении в рамках одной пары шага скрутки, перегиба кабеля при прокладке или иного механического дефекта.
Скорость/задержка распространения сигнала
NVP (Nominal Velocity of Propagation) - скорость распространения сигнала. Выражается как отношение скорости распространения сигнала к скорости света. Однако часто применяется производная от NVP и длины кабеля характеристика "delay" (задержка), выражающаяся в наносекундах на 100 метров пары. Если в кабеле присутствует более более одной пары, то вводят понятие или разность задержки. Дело в том, что пары не могут быть идеально одинаковы, что порождает разные задержки распространения сигнала в разных парах. Идеальные системы подразумевают, что подобные разницы будут минимальны.
Attenuation
Помимо импеданса и скорости распространения сигнала выделяют и другие важные характеристики кабеля типа "Витая пара". Одной из таких является погонное затухание (attenuation), характеризующей величину потери мощности сигнала при передачи. Характеристика вычисляется как отношение мощности полученного на конце линии сигнала к мощности сигнала, поданного в линию. Поскольку величина затухания изменяется с ростом частоты, она должна измеряться для всего диапазона используемых частот. Сама величина выражается в децибелах на единицу длины.
На представленном графике показаны потери мощности сигнала при передаче в зависимости как от длины кабеля, так и от используемой частоты.
NEXT (Near End Crosstalk)
Другим важным параметром является NEXT (Near End Crosstalk), или переходное затухание между парами в многопарном кабеле, измеренное на ближнем конце — то есть со стороны передатчика сигнала, которое характеризует перекрестные наводки между парами. NEXT численно равен отношению подаваемого сигнала на одну пару к полученному наведенному в другой паре и выражается в децибелах. NEXT имеет тем большее значение, чем лучше сбалансирована пара. Измерения необходимо проводить с обоих сторон, поскольку эта характеристика зависит от взаимного расположения измерительных приборов и мест возможных дефектов в кабеле. Как и погонное затухание, NEXT необходимо измерять для полного ряда частот.
В многопарном кабеле измерения производятся для всех комбинаций пар. Однако в настоящее время все чаще применяют и более глубокие тесты, основанные на выявлении групповых наводок на ближнем конце между всеми парами (Power Sum Crosstalk), присутствующими в кабеле.
Power Sum Crosstalk
Другое название данной характеристики - Power Sum NEXT или PS-NEXT. Как и NEXT, PS-NEXT выражает переходное затухание между парами в многопарном кабеле, измеренное на ближнем конце - то есть со стороны передатчика сигнала. Однако учитываются одновременные наводки со всех пар, присутствующих в кабеле. Подобно NEXT, PS-NEXT измеряется с обоих концов линии для всего диапазона применяемых частот.
Кроме оценки взаимных наводок пар на ближнем конце кабеля, переходное затухание измеряют и со стороны приемника сигнала. Данный тест получил название FEXT (Far End Crosstalk).
FEXT (Far End Crosstalk)
Far End Crosstalk или переходное затухание на дальнем конце характеризует влияние сигнала в одной паре на другую пару. В отличие от NEXT FEXT измеряется посредством подачи тестового сигнала на пару в кабеле с одной пары и замера наведенного сигнала в другой паре со стороны приемника. Характеристика численно равна отношению тестового сигнала к наведенному посредством созданного электрического поля. FEXT как и все семейство характеристик переходного затухания, измеряется на всем диапазоне используемых частот и выражается в децибелах.
ACR (Attenuation Crosstalk Ratio)
Одной из самых важных характеристик, отражающих качество кабеля является разность между погонным и переходным затуханиями, выражающуюся в децибелах. Чем меньше погонное затухание, тем большую амплитуду имеет полезный сигнал на конце линии. С другой стороны чем больше переходное затухание, тем меньше взаимные наводки пар. Таким образом разность этих двух величин отображает реальную возможность выделения полезного сигнала принимающим устройством на фоне помех. Для уверенного приема сигнала необходимо чтобы ACR был не меньше заданного значения, определяемого стандартами для соответствующей категории кабеля. При равенстве погонного и переходного затухания выделить полезный сигнал становится теоретически невозможно. Так как характеристика не измеряется, а является результатом вычислений на основе измерений затуханий, которые в свою очередь зависят от используемой частоты, ACR должен вычисляться для всего диапазона применяемых частот.
ELFEXT (Equal Far End Crosstalk)
ELFEXT - приведенное переходное затухание. Эта характеристика вычисляется на основании измерений переходного затухания на дальнем конце (FEXT) и погонного затухания (Attenuation) наводимой пары. Фактически ELFEXT - это ACR на дальнем конце кабельного линка, т.е. разница между параметрами FEXT первой пары и Attenuation второй. ELFEXT как и все семейство характеристик переходного затухания, вычисляется для всего диапазона используемых частот и выражается в децибелах.
PS-ELFEXT (Power Sum Equal Far End Crosstalk)
PS-ELFEXT - суммарное приведенное переходное затухание. Эта характеристика вычисляется для каждой отдельной пары простым суммированием значений ее параметров ELFEXT относительно всех остальных пар.
Return Loss (RL)
При передачи сигнала, возникает так называемый эффект отражения сигнала в обратном направлении. Величина отражения сигнала Return Loss или "обратное затухание" пропорциональна затуханию отраженного сигнала. Характеристика особенно важна при построении сетей с поддержкой протокола Gigabit Ethernet, использующего передачу сигналов по витой паре в обе стороны (полнодуплексная передача). Достаточно большой по амплитуде отраженный сигнал может искажать передачу информации в обратном направлении. Return Loss выражается в виде отношения мощности прямого сигнала к мощности отраженного.
|
