Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Комп’ютеризовані системи
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2002
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Системи та мережі передавання даних
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
СТРУКТУРОВАНІ КАБЕЛЬНІ СИСТЕМИ
ІНСТРУКЦІЯ
до лабораторної роботи № 2
З курсу “Системи та мережі передавання даних”
для студентів спеціальності 6.0914
“Комп’ютеризовані системи, автоматика і управління”
Затверджено
на засiданнi кафедри
"Автоматика і телемеханiка"
Протокол N 7 вiд 20.12.2001 p.
Львів 2002
Структуровані кабельні системи: Інструкція до лабораторної роботи № 2 з курсу ”Системи та мережі передавання даних” для студентів спеціальності 6.0914 "Комп'ютеризовані системи, автоматика і управління" / Укл. А.З. Піскозуб, І.Я.Тишик - Львiв: Національний університет "Львівська політехніка", 2002 – 20 с.
Укладачі: А.З. Піскозуб, канд. техн. наук, доцент
І.Я. Тишик, асистент
Вiдповiдальний за випуск В.Б. Дудикевич, д.т.н, проф.
Рецензент: В.В. Хома, д.т.н., проф.
Мета роботи – ознайомитись з принципами побудови структурованих кабельних систем (СКС), стандартами, які визначають всі вимоги для їх побудови та набути практичні навики при проектуванні СКС.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
СКС, основні положення. Історичні відомості.
До моменту появи СКС практично всі розробники мережних технологій розробляли продукти, що використовували специфічний тип кабеля та специфічний тип з'єднувача, властиві лише даній мережевій технології. Процес міграції при цьому від одної технології до іншої передбачав викидання усієї існуючої кабельної проводки і побудови нової проводки на її місці, яка часом могла коштувати дорожче, ніж саме мережеве обладнання.
Інші витрати, що стосувалися класичних (неструктурованих) кабельних систем, були пов'язані з витратами на переміщення, зміни чи доповнення цих систем після їх первинної установки. Проблеми, описані вище, є загальні для усіх неструктурованих монтажних систем.
У сучасному приміщенні кабельна система є основою інформаційної інфраструктури. Вона об'єднує всі пристрої, між якими відбувається обмін даними і сигналами. У процесі розвитку кабельна система будівлі пройшла шлях від хаотичного нагромадження проводок, що забезпечують функціонування всіляких служб, до структурованих кабельних систем (СКС), побудованих на базі відкритої архітектури. І особливу роль в формуванні ринку СКС зіграли локальні обчислювальні мережі (LAN). СКС зокрема забезпечують функціонування більшості підсистем будівлі, таких як підсистеми моніторингу і управління мікрокліматом, LAN, телефонних мереж, колекторів телевізійних сигналів, систем управління ліфтами, служби часу, моніторингу доступу, системи пожежної сигналізації. Ми зупинимося тільки на підсистемі LAN.
Основні стандарти, на основі яких будуються СКС
Стандарти окабелювання: відіграють суттєве значення для кабельних систем- забезпечення структури кабельної системи, незалежної від застосувань; наявність попереднього окабелювання будинку, коли вимоги застосувань ще невідомі; встановлення мінімальних вимог до виконання і стандартних інтерфейсів для підтримки поточних і майбутніх продуктів.
В липні 1991р. Асоціацією електронної промисловості (ЕІА) був запропонований перший стандарт для побудови телекомунікаційних кабельних систем під назвою EIA/TIA-568 (“Телекомунікаційний стандарт для будівель комерційного призначення”). Стандарт визначає мінімальні вимоги щодо телекомунікаційного монтажу всередині будинків включно з телекомунікаційними входами і між будинками в кампусі. Він визначає систему монтажу з рекомендованою топологією і рекомендованими відстанями. Він окреслює середовища за параметрами, які визначають властивості та особливості з’єднувачів та призначення їх контактів для забезпечення здатності до взаємних з’єднань.
У cерпні 1991р. був опублікований Бюлетень Технічних Систем TSB-36 з технічними умовами для кабелів UTP вищих категорій (Cat 4, Cat 5) . У cерпні 1992р. був опублікований бюлетень TSB-40, який передбачає кросове обладнання для UTP-кабелів вищих категорій. У cічні 1994р. TSB-40 був виправлений на TSB-40A з метою забезпечення використання UTP-патчкордів, і, для пояснення вимог до випробування модульних гнізд UTP.
У липні 1991р. стандарт EIA/TIA-568 був замінений на стандарт EIA/TIA-568A (“Телекомунікаційний стандарт для будівель комерційного призначення”). Цей стандарт вважається основним при проектуванні і побудові СКС і він включає або удосконалює технічні вимоги EIA/TIA TSB 36, TIA/EIA TSB 40 і TIA/EIA TSB 40A щодо додаткових специфікацій для UTP категрій 3, 4, 5 і сумісного з ними з’єднувального обладнання. Кабелі та з’єднувальне обладнання для категорій 1 і 2 не є частиною цього стандарту. Цей стандарт включає і вдосконалює технічний вміст чернетки TSB 53, який охоплює додаткові специфікації для кабелів STP з характеристичним опором 150 Ом і для відповідних з’єднувачів. Цей документ має першість перед технічним змістом TSB 36, TSB 40, TSB 40A і TSB 53. Включена нова специфікація для 62.5/125 мкм оптичного волокна і одномодових оптичних кабелів, з’єднувачів і кабельної практики. TSB 36, 40. 40A і 53 всі замінені цим документом, оскільки він містить додаткові специфікації і методи тестування, важливі для користувачів, виготовлювачів і тестування.
Також слід зазначити ще ряд промислових стандартів, які доповнюють вказані вище стандарти і подають правила проектування та встановлення кабельних систем: ANSI/TIA/EIA 569 (“Стандарт для телекомунікаційних магістралей і приміщень у будівлях комерційного призначення”), ANSI/TIA/EIA 606 (“Стандарт адміністрування телекомунікаційною інфраструктурою в будинках комерційного призначення”), ANSI/TIA/EIA 607 (“Вимоги до заземлення і під’єднання до нього для телекомунікацій в будівлях комерційного призначення”), TIA TSB-67 (“Специфікація характеристик передачі для польового тестування кабельних систем типу неекранованої скрученої пари”).
Організація ISO на даний момент розробляє міжнародний стандарт ISO/IEC 11801 (“Generic cabling for customers premise cabling”).
Розглянемо основні положення стандарту EIA/TIA-568A. Він описує телекомунікаційні кабельні системи для застосувань у будинках та групах близько розташованих будинків (кампусах) на площах до 1 млн. кв. м і при кількості користувачів до 50000. Основні риси цього стандарту полягають у тому, що він описує: передавальні середовища, які одинаково підводяться до всіх робочих станцій незалежно від застосувань; ієрархічну зіркоподібну топологію; специфікації експлуатаційних характеристик компонент; обмеження на відстані при проектуванні систем і вимоги до кабелів для горизонтального і магістрального окабелювання.
EIA/TIA-568A встановлює: мінімальні вимоги до телекомунікаційного окабелювання всередині офісного оточення; рекомендовані топологію та відстані; параметри середовищ з визначеними характеристиками; призначення провідників та контактів для забезпечення можливостей взаємного з’єднання.
Стандартом EIA/TIA-568A визначаються вимоги та параметри для шести складових СКС, а також специфікації кабелів та роз’ємів, які будуть розглянуті в наступних параграфах.
Основні фізичні компоненти СКС
1.3.1. Кабелі
Сучасні СКС є вельми складним комплексом, до складу якого входить всіляке активне і пасивне обладнання. В даній роботі зупинимося лише на пасивному обладнанні, такому як кабелі та кросове обладнання.
В СКС можуть використовуватися кабелі декількох типів:
коаксіальний;
вита пара (екранована і неекранована);
оптоволоконний (Fiber Optic Cable) (FOC).
Коаксіальний кабель майже зовсім витіснений з локальних мереж витою парою. Проте він може використовуватися для прийому телесигналів або, скажімо, для доступу до Internet.
Таблиця 1. Типи кабелів і максимальні відстані в магістралі
Тип кабеля
Максимальна відстань
Призначення
100 Ом UTP (24 або 22 AWG)
800 м
Голос (телефонія)
100 Ом UTP (24 або 22 AWG)
90 м
Дані
150 Ом STP
90 м
Дані
Багатомодовий оптичний кабель 62.5/125 мкм
2000 м
Дані
Одномодовий оптичний кабель 8.3/125 мкм
3000 м
Дані
Примітка: Максимальні довжини магістральних кабелів залежать від застосування. Відстань 90 м для STP вживається для застосувань із спектральною шириною смуги від 20 Мгц до 300 Мгц. Відстань 90 м для UTP вживається для спектральної ширини смуги 5 Мгц - 16 Мгц для категорії 3, 10 Мгц- 20 Мгц для категорії 4 і 20 Мгц - 100 Мгц для категорії 5.
Системи з нижчими швидкостями передачі даних (IBM 3270, AS 400) та асинхронні (RS232, 422, 423 і т.п.) можуть діяти через середовища STP або UTP на значно більших відстанях (типовими є відстані до 330 м). Реальна відстань залежить від типу системи, швидкості передачі даних, специфікацій виробників для системної електроніки та застосованих системних компонент (симетризатори, адаптери, перехідники між лініями тощо).
В STP-кабеля сам кабель і кожна пара вміщені в захисний екран. Кабель STP 1, що використовується в мережах IBM Token Ring, характеризується смугою пропускання 300 MHz, цілком достатньою для підтримки сучасних прикладних задач. Основними його недоліками є висока вартість, складність прокладки, заземлення і з'єднання з кросовим обладнанням. Сьогодні, правда, існує "полегшений варіант" STP – вита пара з захисною оболонкою з фольги (Screened Twisted Pair (ScTP), або Foil Twisted Pair (FTP)). Вона більш завадостійка і забезпечує смугу пропускання 300 MHz.
UTP-кабель містить чотири виті пари. Аж до вересня 1997 р. існувало тільки п'ять категорій кабеля типу UTP. Кабель категорії 1 і 2 взагалі не придатний для цифрових технологій передачі даних. Категорії 3 і 4 підтримують дуже низьку для сучасних додатків частоту, а по вартості практично не відрізняються від UTP 5, смуга пропускання якого становить 100 MHz.
Кабель UTP 5 виявився вельми вдалим продуктом і дозволив без проблем перейти на технологію Fast Ethernet. У зв'язку з симплексним характером обміну даними (одна пара - для прийому і одна - для передачі) для нього сертифікувалися тільки два параметри. Це погонне затухання (Attenuation) і перешкоди на ближньому (відносно передавача) кінці лінії (Near-End CrossTalk) (NEXT), що викликаються високим рівнем вихідного сигналу по відношенню до вхідного (див. рис. 1). Ситуація радикально змінилася з появою стандарту 802.3 ab (1000Base-T), або Gigabit Ethernet по мідному кабелю. В гігабітовій технології істотним виявляється вплив передавача на приймач на дальньому відносно передавача кінці лінії - Far-End CrossTalk (FEXT). Це є наслідком багатопарної двонаправленої передачі (див. рис. 2). Ще один ефект, що виявляється при одночасній передачі по декількох парах, зумовлений неоднаковим часом поширення сигналу від передавача до приймача по різних парах. Він називається перекосом затримки (delay skew) і може вплинути істотним чином на правильність збору даних.
Отже, особливості технології 1000Base-T передбачають, що чотирипарна проводка UTP 5, крім стандартних для цього типу кабеля характеристик, повинна задовольняти вимогам до ряду інших електричних параметрів, вплив яких стає істотним при двонаправленій багатопарній передачі. Це спричиняє необхідність випробування проводки, що є, перед здійсненням переходу на стандарт 1000Base-T. При розгортанні гігабітної мережі на заново встановлюваній проводці Gigabit Ethernet Alliance рекомендує використати UTP 5e (Class D) (enhanced), яка виготовляється у відповідності з вимогами стандарту 1000Base-T.
Поправки до специфікації TIA/EIA-568A, які описують вимоги до кабеля UTP 5e (TIA/EIA-568A-5), були затверджені в кінці 1999 р. Однак ще у вересні 1997 р. підкомітет JTC 1/SC25 ISO/IEC ухвалив рішення про введення двох нових класів кабельного обладнання. До категорії 6 (UTP 6/Class Е) відноситься неекранована або із загальним екраном з фольги вита пара з граничною частотою 200 MHz, а категорія 7 (UTP 7/Class F) -- кабель з екрануванням як окремих пар, так і загальним екраном, здатний підтримувати частоту 600 MHz.
Оптоволоконний кабель виробляється двох основних типів: одномодовий і багатомодовий. Діаметр серцевини одномодового волокна становить 8,5 мкм, а відбиваючої оболонки - 125 мкм. По такому кабелю може розповсюджуватися без істотного затухання світлова хвиля дуже вузького діапазону частот (одна мода). При використанні лазерних передавачів відстань між вузлами досягає 50 км. Діаметр серцевини багатомодового волокна - 50 або 62,5 мкм. По такому кабелю можуть передаватися світлові хвилі декількох частот (мод). Максимальна відстань між вузлами досягає 2 км. Інформаційна місткість оптоволоконних каналів дуже висока, однак їх широкому поширенню перешкоджає трудомісткість монтажу, а також висока вартість самого кабеля і мережевих пристроїв.
1.3.2. Кросове обладнання
Кросове обладнання є центральним компонентом СКС з точки зору топології, саме до нього сходяться всі канали. Воно забезпечує комутацію проводки з портами активного мережевого обладнання (концентраторів, комутаторів, тощо). Добре спроектована кросова система дозволяє підключити практично будь-який вузол до потрібного сегменту або підмережі без його фізичного перенесення, або виконання додаткових робіт по прокладці кабеля і, навпаки, встановити робочу станцію в будь-якому місці, залишаючи її в тому ж фізичному сегменті.
Комутація портів може виконуватися механічно (вручну) або електронним способом. У разі механічної комутації потрібно розрізняти комутаційні панелі (patch panels) і кросові панелі (cross-connect panels). До перших постійно приєднані тільки кабелі, що йдуть до робочих місць, а активне обладнання підключається за допомогою з'єднувальних шнурів (patch cord). До других постійно підключені також порти активного обладнання, а перемикання виконується за допомогою кросування, тобто перенесення кросувального шнура.
Електронний кросовий комутатор називається комутаційною матрицею (switch matrix). З одного боку матриці підключаються порти активних мережевих пристроїв, а з іншого - проводка від робочих місць користувачів. Не треба плутати кросовий комутатор з комутатором для локальної мережі. У функції першого входить лише забезпечення фізичного з'єднання порта на одній стороні матриці з портом на іншій її стороні.
Структурні компоненти та архітектура СКС
Загальна структура СКС наведена на рис.3.
1. Зовнішня підсистема (Building Entrance).
Складається з кабелів, з’єднуваль-ного обладнання, захисних при-строїв та іншого устаткування, необхідного для під’єднання зов-нішніх засобів комунікаційного обслуговування до будинкової ка-бельної системи. Проектується і встановлюється відповідно до вимог стандарту EIA/TIA-569. За-землення та контур повинні відпо-відати вимогам TIA/EIA-607. За-соби вводу до будинку забезпечу-ють точку, в якій зовнішнє окабе-лювання взаємодіє з внутрішньо-будинковим магістральним окабе-люванням. Фізичні характеристи-ки мережевого інтерфейсу визна-чені стандартом EIA/TIA-569.
2. Приміщення для устатку-вання (Equipment Room).
Аспекти проектування приміщен-ня для обладнання визначені стандартом EIA/TIA 569. Примі-щення для обладнання звичайно поміщає обладнання більшої складності, ніж телекомунікаційна комірка (шафа). Будь-яка або всі функції телекомунікаційної комірки повинні бути передбачені в приміщенні для обладнання.
3) Магістральне окабелювання (Backbone Cabling). Магістральне окабелювання забезпечує взаємне з’єднання між телекомунікаційною коміркою, приміщенням для устаткування і зовнішньою підсистемою. Воно складається з магістральних кабелів, проміжного і головного кросових з’єднань (кросів), механічних закінчень і комутаційних шнурів або перемичок, які застосовуються для перехресних з’єднань магістральних кабелів з іншими магістральними кабелями. Це включає:
вертикальні з’єднання між поверхами (risers);
кабелі між приміщенням для устаткування і зовнішньою підсистемою;
кабелі між будинками (interbuilding).
В таблиці 1 наведені типи кабелів, які використовуються для побудови магістралей і їх максимальні відстані.
Крім того, існують наступні вимоги до проектування магістралей:
топологія - ієрархічна зірка (кожна телекомунікаційна комірка сполучена кабелем з головним кросом, або через проміжний крос до головного кросу) (див. рис.4);
не більше, ніж два ієрархічні рівні перехресних з’єднань;
перемички не дозволяються в жодних місцях, крім кросів;
довжини перемичок або комутаційних шнурів для перехресних з’єднань не можуть перевищувати 20 м;
слід уникати встановлення в місцях з високим рівнем низькочас-тотних або радіочастотних електро-магнітних завад;
заземлення повинне бути виконане згідно стандарту EIA/TIA 607.
4) Телекомунікаційна комірка (шафа) (Telecommunications Closet). ЇЇ ще часто називають підсистемою управління. Це місце всередині будинку, яке містить обладнання телекомунікаційної кабельної систе-ми. Воно включає механічні закін-чення і/або перехресні з’єднання для горизонтальної і магістральної ка-бельних систем. Для проектної специфікації телекомунікаційної шафи слід використовувати стандарт EIA/TIA-569. За допомогою кросо-вого обладнання підсистеми управ-ління виконується комутація ланок, підключається активне обладнання, організується необхідна топологія мереж.
Основним завданням є забезпечення горизонтальних кросових з’єднань. Може містити проміжні або головні кросові з’єднання. Забезпечує кероване оточення для телекомунікаційного устаткування, з’єднувального обладнання і з’єднувальних муфт.
Телекомунікаційна комірка в ідеальному випадку повинна бути розташована поблизу центру будинку. Однак, якщо багато телекомунікаційних розеток використовуються біля одного кінця будинку, то ефективніше розташувати телекомунікаційну комірку ближче до цього кінця. Телекомунікаційна комірка може бути власне коміркою (маленька кімната), або малим простором у кутку приміщення, відгородженого перегородками. Всі мережеві кабелі, які проходять у будинку, повинні бути підведені до цього приміщення. Бажано, але не обов’язково, щоб у цьому приміщенні було окреме електричне живлення. В телекомунікаційній комірці рекомендується використання комутаційної панелі, до якої провідні кабелі, які приходять у телекомунікаційну комірку, під'єднувалися із зворотнього її боку (див. рис.5). Спереду на панелі розміщені ряди гнізд типу RJ-45. Кожне гніздо нумероване відповідно до номерів настінних розеток, розміщених у будинку. Під'єднання всіх провідників до комутаційної панелі забезпечує простоту і гнучкість при управлінні мережею.
5) Горизонтальна кабельна підсистема (Horizontal Cabling). Зв'язує підсистеми робочих місць з іншими підсистемами відповідно до вибраної архітектури мережі. Горизонтальна кабельна система поширюється від телекомунікаційної розетки (Information Outlet) до телекомунікаційної комірки (підсистеми управління).
Будується по топології типу зірка, тобто кожна телекомунікаційна розетка/з’єднувач має свою власну позицію для механічного під’єднання в горизонтальному кросі, розташованому в телекомунікаційній комірці. Заземлення і з'єднувальний контур з нульовим потенціалом повинні відповідати вимогам TIA/EIA-607.
Горизонтальна кабельна система містить:
горизонтальне окабелювання (Horizontal Cabling);
телекомунікаційні розетки (входи) (Telecommunications Outlet);
закінчення кабелів (Cable Terminations);
перехресні з’єднання (крос) (Cross-connections).
Рис. 5. Використання комутаційної панелі у телекомунікаційній комірці.
Рис.6. Максимальні відстані для горизонтального окабелювання.
Рекомендовані три типи кабелів для горизонтального окабелювання, максимальна довжина кожного з них не перевищує 90 м (див. рис.6):
4-х парний 100-омний UTP-кабель марки 24 AWG;
2-х парний 150-омний STP-кабель;
2-х волоконний 62.5/125 мкм оптоволоконний кабель.
На даний момент, 50-омний коаксіальний кабель також можна використовувати для горизонтального окабелювання, але він не рекомендований для нових інсталяцій кабельної системи. В наступній версії стандарту TIA/EIA-568A коаксіальний кабель використовуватись не буде.
На додаток до 90 метрів горизон-тального кабеля, решта 10 метрів зі 100 метрів дозволяється використовувати для підсистеми робочого місця (3 метри – максимальна довжина патч-корда, що з’єднує телекомунікаційну розетку і комп’ютер) і телекомунікаційної комірки (6 метрів на патч-корди та кабелі-перемички).
Телекомунікаційна розетка для кожного робочого місця повинна мати два інформаційні порти (див. рис.7) – один для голосових і один для звичайних даних.
Перед придбанням будь-яких з'єднувальних апаратних засобів (кросового обладнання), важливо вирішити, який стандарт Ви будете використовувати -T568A чи T568B. Ці стандарти визначають, провідник якого кольору горизонтальної проводки приєднується до якого виводу на роз’ємі RJ-45. Перевагу надають стандарту T568A. Альтернативний стандарт T568B узгоджується з старим стандартом AT&T 258A і є більш широковживаний в США. На ринку доступне обладнання як для стандарту T568A, так і T568B. На рис. 8 наведені схеми підключення горизонтальної проводки до роз’ємів RJ-45 для стандартів T568A і T568B відповідно. Пояснення умовних скорочень наведені в таблицях 2 та 3.
Ви повинні дотримуватись одного і того самого стандарту (T568A чи T568B) від початку і до кінця у Вашій СКС, наприклад, якщо Ви вибрали настінні телекомунікаційні розетки стандарту T568B, то патч-панелі та патч-корди повинні бути також вибрані згідно стандарту T568B. Інакше, у Вас можуть виникнути проблеми з кабельною системою, пов’язані з невідповідністю з’єднань між різними компонентами.
Рис.8. Схеми підключення горизонтальної проводки до
роз’ємів RJ-45 для стандартів T568A і T568B.
6) Підсистема робочого місця (Work Area). Компоненти підсистеми робочого місця розташовані від телекомунікаційної (інформаційної) розетки до обладнання робочої станції (останнє не розглядається стандартом) (див. рис.9). Такими компонентами є: обладнання робочої станції (комп’ютери, термінали даних, телефони, тощо); з’єднувальні шнури (модульні шнури, кабелі адаптерів ПК, оптоволоконні з’єднувачі, тощо); адаптери (симетризатори (baluns), розділювачі (splitters), фільтри середовищ, тощо). Вимагається, щоб адаптери були зовнішні відносно телекомунікаційної розетки.
Монтаж робочого простору проектується так, щоб переміщення, додавання або зміни були максимально простими.
Рис.9. Схема підсистеми робочого місця.
Архітектура СКС з точки зору розташування активного обладнання.
Архітектура СКС, побудованої на основі оптоволокна
Незалежно від того, чи мережа базується на провідних, чи на оптоволоконних кабелях, EIA/TIA -568A рекомендує застосування багатьох кабельних шаф, розподілених по будинку. Мережа може бути вертикальною з багатьма кабельними шафами на кожному поверсі або горизонтальною з багатьма супутніми кабельними шафами. Основною кабельною структурою є зіркоподібна з найвищою функціональністю мережевих компонент, розташованих у головному розподільчому центрі (Main Distributed Center - MDC). MDC сполучений оптоволоконними магістральними кабелями з проміжними розподільчими центрами (Intermediate distribution center - IDC) при наявності магістральної кабельної системи кампусу, або з телекомунікаційними комірками (Telecommunication Closet - TC). Сполучення від TC до настільного комп’ютера здійснюється через кабель UTP або через оптоволоконний кабель. Звичайно мережева електроніка (активне обладнання) розташовується в TC і передбачає управління та сегментацію мережі на рівні поверху. TC також забезпечує точку присутності (Point of Presence - PoP), тобто точку, в якій користувачі під’єднуються до магістральної системи, для підтримки компонент структурованого окабелювання, а саме центрів взаємосполучень кабелів (кросових центрів), зберігання кабелів і зрощень до магістральних кабелів.
Проектування колапсованого окабелювання
Щоб використати природні властивості відстаней оптоволоконних кабелів (natural distance performance), горизонтальна розподільча система може бути перепроектована для більш ефективного використання мережевих компонент включно з підвищенням надійності та зменшенням технічного обслуговування і коштів. Один підхід полягає в згортанні (колапсуванні) всіх горизонтальних мережевих продуктів в одне приміщення і прокладенні оптоволоконних кабелів від цього центрального TC до кожного користувача. Оскільки оптоволоконна система має достатню ширину смуги для підтримки більших горизонтальних відстаней, то нема потреби розташовувати численні кабельні шафи на кожному поверсі. При такому проектуванні мережі управління централізоване і кількість місць технічного обслуговування або точок можливих аварій скорочується. Зменшення кількості кабельних шаф економить місце і кошти, а також зменшує кількість приміщень, які повинні бути оснащені додатковими потужностями для живлення, опалюванням, вентиляцією тощо. Тестування, запобігання аваріям і документування стають простішими. Для такої архітектури недавно запропоновані відкриті схеми офісного окабелювання (TIA TR41.8 PN 3398), які просто інтегруються в мережу.
1.5.2. Централізоване окабелювання
Колапсоване окабелювання є тільки першим кроком. Природнім розширенням дистанційних властивостей оптоволоконних кабелів є впровадження централізованої схеми окабелювання. У централізованій схемі окабелювання вся мережева електроніка розташована в MDC або в IDC. Ідея полягає у сполученні користувачів безпосередньо від робочого місця або від робочої групи до централізованої мережевої електроніки.
На рівні поверхів відсутні активні компоненти. Сполучення між горизонтальними і вертикальними кабелями здійснюються в точках зрощення або в центрах взаємосполучень, розташованих в TC. При коротких відстанях застосовується техніка прокладання оптоволокна для домашніх умов; вона з’єднує робочі станції безпосередньо з MDC. Горизонтальні кабелі з 2-4 волокнами можуть бути прокладені до кожної робочої станції або офісу. Для підтримки багатьох користувачів можуть бути також використані кабелі з багатьма волокнами (12 або більше волокон), забезпечуючи сполучення з магістраллю для робочої групи в модульному офісному оточенні.
Централізована кабельна система забезпечує ті ж переваги, що й колапсована система. Централізоване окабелювання власне переглядається комітетом TIA TR41.8 (PN-3523).
1.5.3. Оптоволоконна зона
Цікавою проектною ідеєю є схема окабелювання з оптоволоконною зоною. Подібно до централізованого окабелювання, схема з оптоволоконною зоною має один центральний MDC. Багатоволоконний кабель прокладений від MDC через TC до групи користувачів. Типовий кабель може містити 12...24 оптоволокна. У робочій групі кабель під’єднується до багатокористувацької розетки (MUO), два волокна з’єднані з габом робочої групи. Цей локальний габ підтримує від 6 до 12 користувачів і має оптоволоконне магістральне під’єднання та UTP-порти для користувачів. Сполучення між габом і користувачами може бути зроблене з використанням кабеля UTP, так що робочі станції мають мережеві карти для UTP. Надлишкові оптичні волокна не використовуються і заховані в MUO.
При потребі модифікації габ видаляється і встановлюються оптоволоконні перемички від MUO до робочих станцій; при цьому слід замінити мережеві карти. В результаті сегмент мережі перетворюється у fiber home run або в централізовану схему окабелювання.
1.5.4. Подальший розвиток концепцій TIA/EIA 568A
Стандарти не виявляють тенденцій розвитку новітніх технологій. Обмеження кабелів UTP для застосувань при вищих ширинах смуг привели до нових альтернативних розв’язків, таких як оптоволоконні кабелі та кабелі типу екранована скручена пара (STP). Властиві оптоволоконним кабелям переваги до підтримування великих ширин смуги на великих відстанях без регенераторів (повторювачів) і нечутливість до електромагнітних завад приводить у результаті до застосування оптоволоконних кабелів у кабельних системах кампусів як перспективного розв’язку.
Централізована мережева архітектура. Комітет стандартів EIA/TIA опублікував бюлетень TSB 72, в якому привертає увагу до здатності оптоволоконних кабелів перевищити відстань 100 м без застосування повторювачів, характерну для кабелів UTP Категорії 5. Цей бюлетень деталізує, як повинне бути пристосоване оптоволоконне окабелювання, щоб дозволити прокладення оптичного кабеля від розетки у робочому просторі до центрального приміщення з телекомунікаційним обладнанням. Це центральне телекомунікаційне приміщення містить всю мережеву електроніку, тобто габи, мости, раутери та комутатори.
Провідні кабельні системи з використанням кабеля UTP Категорії 5 мають обмеження на довжину кабеля до 100 м між габом і робочою станцією. Це приводить до розподілення електроніки LAN ближче до робочих станцій. З другого боку, оптоволоконні кабелі можуть підтримувати до 2.5 Гб/с через кабель довжиною до 300 м. Використовуючи цю властивість оптоволоконних кабелів, уся електроніка LAN може бути централізована в одному телекомунікаційному приміщенні в будинку.
Централізація розміщення електроніки LAN має такі переваги:
це значно спрощує переміщення, зміни і перевпорядкування користувачів мережі, зменшує кошти адміністрування і оперативної роботи внаслідок наявності однієї точки адміністрування;
адміністрування та підтримка мережі дуже спрощуються; оптоволоконні мережі мають високу надійність внаслідок обмеження впливу аварій робочих станцій або центральної електроніки LAN;
коли вся електроніка LAN централізована, то використання портів активних мережевих пристроїв може бути зроблене більш ефективним;
якщо малі робочі групи всередині будинку потребують виділеної мережі для виконання своїх завдань, то простіше здійснити це виділення для даної робочої групи при централізованій мережі; це неможливо або дуже складно зробити при розподіленій архітектурі;
більша ширина смуги забезпечується до робочого місця, яке повинне обслуговувати довільні майбутні вимоги; оптоволокно пропонує бльшу стійкість до радіочастотних та низькочастотних електромагнітних завад, у ньому відсутні перехресні зв’язки між волокнами, воно забезпечує майже безпомилкове передавання.
Справедливе твердження, що для оптоволоконних мереж характерні вищі кошти встановлення порівняно із розподіленими системами з провідними кабелями. Однак результати від переваг, вказаних вище, дозволяють отримати виграш, який окуповує витрати за один-два роки.
Кабельна система для СКС
При виборі кабелю приймають до уваги наступні характеристики: смуга пропускання, віддаль, фізична захищеність, електромагнітна завадостійкість, вартість. Крім того, при виборі кабелю потрібно враховувати, яка кабельна система вже встановлена на підприємстві, а також які тенденції і перспективи існують на ринку в даний момент.
Розглянемо специфікації кабелів (характеристики кабелів, типи коннекторів, тощо), які використовуються в СКС, а також особливості їх застосування. В стандарті TIA/EIA 568A визначені наступні характеристики для мідних кабелів та з’єднувального устаткування для цих кабелів - величини затухання A і перехресних втрат NEXT у дБ (для кабелів – це дані для довжини кабелів 100 м при температурі (20-25)(С, а для з’єднувального устаткування – це втрати прямого передавання (внесені втрати)). Для оптоволоконних (багатомодових та одномодових) кабелів такими характеристиками є передавальні характеристики (для оптоволоконного кабеля з певною довжиною хвилі дається значення максимального допустимого затухання в дБ/км) та ширина смуги оптоволоконного кабеля (яка забезпечується для певної довжини цього кабеля).
Усі табличні дані величини затухання A, перехресних втрат NEXT та затухання в дБ/км для усіх видів кабелів та з’єднувального устаткування в даній роботі не наведені.
Щоб встановлене з’єднувальне устаткування (телекомунікаційні розетки, з’єднувальні шнури і панелі, з’єднувачі, блоки перехресних з’єднань - кросові панелі, тощо) здійснювало мінімальний вплив на загальні характеристики кабельної системи, загальні характеристики кабельної системи такі як величини затухання A, перехресних втрат NEXT чи затухання в дБ/км повинні бути не гірші від табличних даних, вказаних в стандарті TIA/EIA 568A.
1.6.1. Кабельна система на основі кабеля UTP
Горизонтальне окабелювання Горизонтальне окабелювання забезпечує середовище, через яке передаються комунікаційні послуги. В основному, в якості горизонтальної проводки використовується UTP-кабель (хоча часто також використовуються STP- чи оптоволоконні кабелі).
З’єднувальне устаткування і шнури Вироби для перехресних з’єднань забезпечують засоби для закінчення кабелів. Є два типи виробів для перехресних з’єднань: з’єднувальні панелі (patch panels) і блоки для заштамповування (punch blocks).
Рекомендований метод встановлення кінцівок для всього устаткування UTP – це використання контактів із зсувом ізоляції (insulation displacement contact - IDC).
Для з’єднувальних шнурів встановлені такі обмеження їх максимальної довжини:
20 м у головному кросі;
20 м у проміжному кросі;
6 м у телекомунікаційній шафі (комірці);
3 м у підсистемі робочого місця.
Для з’єднувальних шнурів рекомендоване застосування кабелів UTP з багатожильними провідниками діаметром 0.5 мм (24 AWG) для підвищення гнучкості. Затухання наведене для 100 м кабеля при температурі 20(С і відповідає загасанню в горизонтальних кабелях, збільшеному на 20% за рахунок багатожильності провідників.
На рис.8 показані способи під’єднання горизонтального кабеля до телекомунікаційного входу (мережевої розетки).
Для забезпечення загальної цілісності системи горизонтальні кабелі повинні закінчуватися в з’єднувальному устаткуванні тієї ж або вищої категорії. Категорія кабельної системи UTP в цілому визначається за найнижчою категорією її компонентів.
1.6.2. Кабельна система на основі кабеля STP-A
Горизонтальні та магістральні кабелі типу STP-A Рекомендованими кабелями типу STP для магістральних та горизонтальних кабельних систем є кабелі типу IBM 1A. Ці кабелі мають дві пари скручених суцільних провідників діаметром 0.63 мм (22 AWG). Характеристичний опір становить (150(15) Ом у діапазоні частот 3 МГц - 300 МГц.
Кабель містить дві пари скручених провідників діаметром 0.63 мм (22 AWG), оточених екраном, і позначений “150 ohm STP-A” у доповнення до будь-яких інших позначень, передбачених локальними або національними нормами. Для пар провідників кабеля застосоване кольорове кодування:
пара 1 - червоний/зелений; пара 2: оранжевий/чорний.
Механічні та передавальні властивості кабеля визначають його придатність для магістральних та горизонтальних кабельних систем. Додаткові вимоги формулюються до кабелів, які застосовуються поза приміщеннями (outdoor cables).
З’єднувальне устаткування і шнури базі STP-A З’єднувальні кабелі (шнури) виготовляються з використанням кабелів STP-A типу IBM 6A для з’єднувальних шнурів з багатожильними провідниками діаметром 0.5 мм (24 AWG). Характеристичний опір становить (150(15) Ом у діапазоні частот 3 ..300 Мгц. Затухання симетричної моди в таких кабелях приблизно в 1.5 раза вище від затухання в кабелях для магістральних або горизонтальних сполучень.
1.6.3. Оптоволоконні кабельні системи
Оптоволоконні кабелі В оптоволоконних кабельних системах використовують:
для горизонтальних кабельних систем - 62.5/125 нм багатомодові оптичні волокна (мінімум два);
для магістральних кабельних систем - 62.5/125 нм багатомодові та 8.3/125 нм одномодові оптичні волокна.
Для підсистеми кампусу, яка об’єднує мережі відділів в межах окремого будинку або однієї території площею в декілька квадратних кілометрів, оптоволоконний кабель є найкращим вибором. При виборі кабелю для підсистеми кампусу необхідно врахувати дію на нього середовища поза приміщенням. З цієї причини “зовнішній” кабель виготовляють в поліетиленовій захисній оболонці високої густини. При підземному прокладанні кабель повинен мати спеціальну вологозахисну оболонку, що представляє собою прошарок з інертного газу між діелектриком, екраном і зовнішньою оболонкою, а також металевий захисний шар для захисту від механічних пошкоджень.
Оптоволоконні з’єднувачі Оптичні з'єднувачі призначені для закінчення оптичних кабелів. При їх розгляді повинні враховуватися втрати оптичної потужності, повторюваність параметрів, надійність, простота застосування, зворотні втрати сигналу. Якщо це можливе, то слід застосовувати той самий тип оптоволоконного з'єднувача в кабельній системі. Якщо оптоелектроніка вимагає іншого типу з'єднувача, то слід використовувати з'єднувальні шнури із з'єднувачами, прийнятими в кабельній системі, з одного боку і з'єднувачами, застосованими в оптоелектронному пристрої, з другого боку. На рис.10 зображені з'єднувачі, які застосовують з одномодовими та багатомодовими кабелями.
Рекомендований з’єднувач: 568SC
Позначення кольорами:
бежевий - багатомодовий з’єднувач 62.5/125 мкм;
блакитний - одномодовий з’єднувач 8.3/125 мкм.
Примітки:
Застосування з’єднувача типу ST передбачені при поточних і майбутніх модифікаціях чинних оптоволоконних мереж.
Стандарт, який визначає новий оптичний з’єднувач типу 568SC, передбачає узгодження з інтерфейсом, визначеним IEC, який тепер застосовується в Європі.
Для телекомунікаційної розетки для оптоволоконного кабеля вимагаються наступні властивості:
здатність до під’єднання щонайменше двох оптичних волокон у з’єднувачі 586SC;
здатність до забезпечення оптичного волокна і дотримання мінімального радіусу згину, рівного 30 мм;
придатність до поміщення щонайменше 1 м двоволоконного кабеля;
придатність до настінного монтажу з габаритами “4 x 4” (100 x 100 мм), відповідними до габаритів електричної коробки.
а) з'єднувач типу SC б) з'єднувач типу Biconic
в) з'єднувач типу FC PC г) з'єднувач типу ST PC
е) з'днувач типу FDDI є) з'єднувач типу mini BNC
ж) з'єднувач типу SMA 905/906
Рис. 10. З'єднувачі для оптоволоконних кабелів.
Тестування кабельних систем. Стандарт TSB-67
Бюлетень Телекомунікаційних Систем TSB-67 “Специфікація характеристик передачі для польового тестування кабельних систем UTP-типу” (“Transmission Performance Specification for Field Testing of Unshielded Twisted Pair Cabling System”) TSB-67 є документом, який визначає, як здійснювати польове (тобто, в реальних умовах) тестування кабелів UTP категорій 3 - 5. Він забезпечує специфікації не тільки для тестів, які можуть бути проведені, та для прийнятних меж точності, але й для основних електричних характеристик і параметрів польового тестового обладнання (Field Test Equipment - FTE). TSB-67 включає модель сполучення, описи тестів, які повинні бути виконані для сертифікації сполучення (довжини кабелів, схема сполучень провідників, NEXT і затухання), а також специфікації того, як кожен тест повинен проводитися.
З метою проведення тестування група стандартів TSB-67 визначає дві конфігурації кабельної системи: канал (channel link) та основне сполучення (basic link) (див.рис.11).. Визначений також перелік параметрів, які повинні бути виміряні. Згідно рис.11 горизонтальна ланка містить телекомунікаційну розетку (вихід), точку переходу, 90 метрів кабеля UTP (категорія 3-5), кросове обладнання, що містить дві компоненти (наприклад, дві патч-панелі), патч-кордів, загальна довжина яких не повинна перевищувати 10 метрів.
Рис.11. Зв’язок між елементами горизонтальної ланки з метою
тестування кабельної системи UTP.
Конфігурація основне сполучення включає горизонтальний кабель, телекомунікаційну розетку (вихід) чи точку переходу і одну компоненту кросового обладнання (наприклад, патч-панель). Це сполучення вважається незмінним.
Конфігурація канал включає конфігурацію основне сполучення плюс інстальоване активне мережеве обладнання, комп’ютер користувача і кросовий кабель-перемичку (jumper cable).
ЗАВДАННЯ
2.1 Домашня підготовка до роботи
Ознайомитись зі стандартами, які використовуються при проектуванні, побудові та тестуванні СКС.
Вивчити шість основних компонентів СКС, їх ролі та характеристики.
Ознайомитись з особливостями проектування СКС. Придумати свій приклад такої мережі. Для даного прикладу зобразити структурну схему СКС із зазначенням усіх необхідних компонент, місце їх розташування. Обґрунтувати переваги СКС. Обґрунтувати своє рішення, аргументуючи необхідною кількістю портів підключення, їх місцем розташування, тощо.
Освоїти весь теоретичний матеріал по СКС. Вміти відповідати на питання викладача.
2.2 Виконати в лабораторії
Визначити структуру кабельної системи комп’ютерного класу, в якому проводяться заняття. Вивчити структуру мережі кафедри і зобразити її на структурній схемі, зазначивши: пасивне обладнання та активне обладнання...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора