Структурированные кабельные сети

В настоящее время топология ЛВС стала практически независимой от применяемых технологий, что и обусловило появление концепции структурированных кабельных систем СКС (SCS – Structured Cabling System). На этой концепции основан современный подход к созданию коммуникационной инфраструктуры зданий, насыщенных компьютерной техникой. Коммуникации должны выполняться по принципу открытой кабельной системы, что предполагает возможность свободного выбора сетевого приложения (так в контексте СКС называются сетевые технологии). При необходимости смена приложения (технологии) должна обходиться без дорогостоящей "кабельной революции". В структурированную кабельную систему могут входить и кабели, используемые для пожарной и охранной сигнализации, телевизионного вещания и прочие.

К структурированным кабельным системам относятся три стандарта, действующих в настоящее время:

· EIA/TIA-568A Commercial Building Telecommunications Wiring Standard (американский)

· ISO/IEC IS 11801 Information Technology – Generic cabling for customer premises cabling (международный);

· CENELEC EN50173 Performance Requirements of Generic Cabling Schemes (европейский)

Вышеперечисленные стандарты описывают практически одну и ту же область, но несколько различаются в терминологии и определениях норм для родственных параметров. Здесь они приведены в хронологическом порядке принятия, причем каждый последующий базировался на предыдущем.

Основная цель данных спецификаций:

· Определить общую кабельную систему для передачи голоса и данных, поддерживающую подключение аппаратуры различных производителей.

· Определить направления в разработке телекоммуникационного оборудования и кабельной продукции.

· Обеспечить планирование и установку СКС, удовлетворяющей различным требованиям персонала, населяющего здания.

· Установить критерии пропускной способности и технические характеристики различных типов кабелей и соединительной аппаратуры.

Спецификации данных стандартов ориентированы на офисное применение (не промышленные здания). Выполнение требований к СКС должны обеспечивать срок жизни (с учетом морального старения) системы более 10 лет. В стандартах приводятся спецификации по следующим областям:

Стандарты на СКС должны определять следующие позиции:

1. среда передачи данных;

2. топология;

3. допустимые расстояния (длина кабелей);

4. интерфейс подключения пользователей (сетевые платы);

5. кабели и соединительная аппаратура;

6. пропускная способность;

7. практика установки.

По критерию пропускной способности для проводки на медном кабеле в стандартах фигурируют понятия категорий (Category в американском) и классов (Class в европейском) – хуже всего категория 1 и класс A.

Таблица 1. Классификация кабелей по пропускной способности

Полоса частот, МГц	Категория	Класс
до 0.1		A
до 1		B
до 16		C
до 20
до 100		D
до 200		E
до 600		F

· Согласно концепции СКС, по всей площади здания, на которой потенциально могут располагаться рабочие места (Workarea), устанавливаются телекоммуникационные розетки (1). Количество розеток определяется по нормативам площади на каждое рабочее место, а располагаются они с таким расчетом, чтобы шнур, соединяющий с ними абонентское оборудование, по длине не превышал 2 м. Каждое рабочее место оборудуют парой розеток, одна из которых может использоваться для голосовой связи (телефонной), другая – для обмена данными. От каждой абонентской розетки прокладываются кабели (витая пара или оптоволокно) к коммуникационным центрам (2).

Коммуникационные центры стараются располагать на каждом этаже здания, в связи с чем кабели от рабочих мест называют горизонтальными, хотя фактически они могут иметь и вертикальные участки (в некоторых случаях даже и межэтажные переходы).

Горизонтальные кабели (3) не должны по длине превышать 90 м, остальные 10 метров допустимой длины оставляются для шнуров (4), используемых для подключения компьютеров и коммуникационного оборудования, а также кроссировки в коммуникационных центрах. Эти шнуры называют патч-кордами (Patch cords).

Коммуникационные центры связываются между собой магистральными линиями (5), которые называют вертикальными. Этажные распределители (6), расположенные в коммуникационных центрах, предназначены для обеспечения коммутации розеток рабочей зоны и портов телекоммуникационной аппаратуры. В общем виде коммутация должна обеспечивать возможность относительно произвольного подключения абонентских розеток к портами коммуникационного оборудования. При этом все переключения не должны механически затрагивать стационарные кабели горизонтальной кабельной системы (эти кабели после прокладки оконцовывают на кросс-панелях раз и навсегда).

Медные кабели и коннекторы

Определим некоторые понятия, имеющие отношение к кабелям и проводам на основе витой пары.

Провод витая пара представляет собой минимальный элемент – два скрученных изолированных проводника. Такой провод применяют для кроссировки (Cross-Wires) внутри коммутационных шкафов или стоек, но никак не для прокладки соединений между помещениями.

Кабель отличается от провода наличием внешнего изоляционного чулка (Jacket). Этот чулок главным образом защищает провода (элементы кабеля) от механических воздействий и влаги.

Шнур (коммутационный) представляет собой отрезок кабеля с разъемами на концах. Типичный пример — патч-корд (patch cord) — отрезок многожильного 4-парного кабеля длиной 1–10 м с вилками RJ-45 на концах.

Калибр определяет сечение проводников. Кабели и провода маркируются в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge – американскиие калибры проводов). В основном применяются проводники 26 AWG (сечение 0.13 мм²), 24 AWG (0.2–0.28 мм²) и 22 AWG (0.33–0.44 мм²). Однако калибр проводника не дает информации о толщине провода в изоляции, что весьма существенно при заделке концов кабеля в модульные вилки.

Категория (Category) витой пары определяет частотный диапазон, в котором ее применение эффективно (ACR имеет положительное значение). В настоящее время действуют стандартные определения 5 категорий кабеля (Cat 1... Cat 5), однако уже выпускаются кабели категорий 6 и 7.

Витая пара может быть как экранированной (Shielded), так и неэкранированной (Unshielded). Неэкранированная витая пара (НВП) больше известная по аббревиатуре UTP (Unshielded Twisted Pair). Экранированная витая пара (ЭВП), она же STP (Shielded Twisted Pair), имеет множество разновидностей, которые различаются типом изоляции. STP заметно дороже UTP но при корректном заземлении экрана обеспечивает лучшую электромагнитную совместимость сети с другими источниками и приемниками помех. UTP является основой сетей с архитектурой Fast Ethernet, STP – Token Ring.

Кабели могут иметь различные номиналы импеданса. Стандарт EIA/TIA-568A определяет два значения – 100 для UTP и 150 для STP Ом, стандарты ISO11801 и EN50173 добавляют еще и 120 Ом. Требования к точности выдерживания импеданса в рабочей полосе частот обычно лежат в диапазоне ±15% от номинала. Заметим, что кабель UTP практически всегда имеет импеданс 100 Ом, а экранированный кабель STP первоначально существовал только с импедансом 150 Ом. В настоящее время существуют типы экранированного кабеля и с импедансом 100 и 120 Ом. Импеданс применяемого кабеля должен соответствовать импедансу соединяемого им оборудования, в противном случае помехи, возникающие от отраженного сигнала, могут привести к неработоспособности соединений.

Наибольшее распространение получили кабели с числом пар 2 и 4 калибра 24 AWG. Из многопарных популярны 25-парные, а также сборки 6 штук из 4-парных. Кабели с большим числом пар (50, 100) применяются только в телефонии и довольно дороги.

Кабели чаще всего бывают круглыми – в них элементы собираются в пучок. Существуют и плоские кабели, используемые в телефонии для подключения оконечного оборудования, но в них пары проводов обычно не скручены, так что высокие рабочие частоты для них не реализуемы. Существуют и специальные плоские кабели для прокладки коммуникаций под ковровыми покрытиями (Undercarpet Cable), среди которых есть и кабели категорий 3 и 5.

Проводники могут быть жесткими одножильными (Solid) или гибкими многожильными (Stranded или Flex). Кабель с одножильными проводами обычно обладает лучшими и более стабильными характеристиками. Его применяют, в основном, для стационарной проводки, которая представляет наибольшую часть в кабельных связях. Многожильный гибкий кабель применяют для соединения портов оборудования (абонентского и телекоммуникационного) между собой и со стационарной проводкой при небольших расстояниях.

Кабели (и провода) соединяются между собой с помощью коннекторов. Коннектор обеспечивает механическую фиксацию и электрический контакт. Как и кабели, они классифицируются по категориям, определяющим диапазон рабочих частот.

Для витой пары широко применяют модульные разъемы (Modular Jack), широко известные под названием RJ-45: розетки (Outlet, Jack) и вилки (Plug). Розетки категории 5 (на них должно быть соответствующее обозначение) отличаются от розеток 3-й категории способом присоединения проводов: в категории 5 допустим только зажим провода ножевым разъемом, в категории 3 применяют и зажим провода под винт. Кроме того, на плате розетки категории 5 имеются согласующие реактивные элементы с нормированными параметрами, выполненные печатным способом. Категорию модульных вилок на взгляд определить затруднительно. Вилки для одножильного и многожильного кабеля различаются формой игольчатых контактов. Для экранированной проводки розетки и вилки должны иметь экраны, сплошные или же только обеспечивающие соединение экранов кабелей.

Использование контактов модульных соединителей, а также цветовая маркировка проводов стандартизованы. Каждая пара представляется двумя проводами, обозначаемыми Tip и Ring (условно – прямой и обратный повода), для которых определен цвет изоляции и номер контакта разъема. Существует несколько стандартов на модульные соединители, различающихся шириной, количеством используемых контактов и раскладкой пар проводов (см. рис. 3).

При монтаже структурированной кабельной системы для передачи данных следует использовать раскладку EIA/TIA-568A (сокращенно T568A) или EIA/TIA-568B (сокращенно T568B). Обе эти раскладки совместимы со всеми приложениями (сетевыми технологиями), приведенными в табл. 3.

Таблица 2а. Раскладка T568A		Таблица 2б. Раскладка T568B
№	Цвет	Пара		№	Цвет	Пара
	бело-зеленый	3 (Tip)			бело-оранжевый	2 (Tip)
	зеленый	3 (Ring)			оранжевый	2 (Ring)
	бело-оранжевый	2 (Tip)			бело-зеленый	3 (Tip)
	синий	1 (Ring)			Синий	1 (Ring)
	бело-синий	1 (Tip)			бело-синий	1 (Tip)
	оранжевый	2 (Ring)			Зеленый	3 (Ring)
	бело-коричневый	4 (Tip)			бело-коричневый	4 (Tip)
	коричневый	4 (Ring)			коричневый	4 (Ring)

Таблица 3. Использование пар проводов в модульных соединителях

Коммуникационное приложение	Пары на контактах (нумерация 8-позиционного разъема)
1-2	3-6	4-5	7-8
Телефон (аналоговый)	–	–	+	–
ISDN	+	+	+	+
10BaseT	+	+	–	–
100BaseTX	+	+	–	–

На основе перечисленного можно сформулировать набор правил построения горизонтальной системы СКС.

· Каждая розетка рабочего места должна иметь 8-контактное модульное гнездо (RJ-45 Jack).

· Горизонтальные кабели должны соединять контакты розетки рабочего места с контактами розетки патч-панели "один-в один", соблюдая парность проводов и полярность пар. Длина кабеля не более 90 м, кабель — одножильный (solid)..

· Раскладка проводов, включая цветовую маркировку, должна соответствовать T568A или T568B и быть единой по всей кабельной сети. Принятый тип должен быть отражен в документации на СКС.

· При разделке концов кабеля не допускается расплетение витой пары больше чем на сантиметр (точнее, 0.5 дюйма), необходимый для раскладки проводов.

· Шнуры подключения абонентов и активного оборудования (патч-корды) должны иметь 8-контактные вилки (RJ-45 Plug), контакты которых соединяются "один-в один", соблюдая парность проводов и полярность пар. Кабель — многожильный.

Дата добавления: 2014-01-03