Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 4. Лінії зв’язку   /  Тема 4.9. Структуровані кабельні системи

Зміст:

4.9.1. Структуровані кабельні системи

Структурована кабельна система (СКС) є невід’ємною частиною будь-якого сучасного будинку або групи будинків. Під СКС розуміється кабельна система, принцип побудови якої відповідає таким основним ознакам: структуризації, універсальності й надмірності.

Структуризація дозволяє розбивку кабельної проводки та її аксесуарів на окремі частини або підсистеми, кожна з яких виконує строго певні функції та оснащена стандартним інтерфейсом для зв’язку з іншими підсистемами та мережним обладнанням. До складу будь-якої підсистеми обов’язково включається розвинений набір засобів перемикання, що забезпечує її високу гнучкість і дозволяє створювати складні структури, які швидко змінюються й адаптуються під потреби конкретних додатків конфігурації.

Під час побудови СКС використовується узагальнений підхід без прив’язки до конкретного типу кабелю або комутаційного обладнання. Це дає можливість на будь-якому рівні однаково легко застосовувати як оптичні, так і електричні технології передачі сигналів.

Універсальність СКС проявляється у тому, що вона створюється на принципах відкритої архітектури із заданим стандартним набором основних технічних характеристик, призначених для забезпечення роботи будь-якої, а не конкретної мережної технології. Це дозволяє забезпечити можливість використання кабельної системи для передачі різних сигналів зі скороченням кількості кабелів до двох типів: симетричного й волоконно-оптичного.

Комутація окремих підсистем СКС між собою, а також з активним мережним обладнанням здійснюється за допомогою обмеженого набору шнурів з універсальними рознімами, що спрощує адаптацію кабельної системи до різних додатків.

Можливість використання кабельної проводки СКС мережною апаратурою, що через різні причини не підтримує передачу сигналу симетричним або оптичним кабелем, забезпечується наявністю розвиненої номенклатури адаптерів і перехідників.

Надмірність передбачає введення до складу СКС додаткових інформаційних розеток, кількість і місце розташування яких визначається площею й топологією приміщень, де працюють робітники. Застосування надмірності забезпечує можливість швидкої адаптації СКС під конкретні виробничі потреби.

Застосування СКС дозволяє:

  • при відносно високих початкових витратах забезпечити істотну економію повних витрат за рахунок тривалого строку експлуатації й низьких експлуатаційних витрат;
  • підвищити надійність кабельної системи;
  • змінювати конфігурацію й виконувати нарощування мережі без впливу на існуючу проводку;
  • одночасно використовувати різні мережні протоколи й мережні архітектури в одній системі;
  • комбінувати в єдину систему оптичні й електричні тракти передачі сигналів;
  • створити єдину службу експлуатації;
  • забезпечити швидку локалізацію несправності за рахунок модульного принципу побудови.

На структуровані кабельні системи існують певні стандарти. Для СКС прийнята класифікація кручених пар за рівнями (табл. 4.9.1).

Таблиця 4.9.1 Класифікація кручених пар

Тип кабелю
Максимальна частота
Типове використання
Рівень 1
Кола живлення та низькошвидкісний обмін даними
Рівень 2 До 1 МГц Канали телебачення і систем безпеки
Рівень 3 До 16 МГц Локальні мережі Token Ring і Ethernet 10 Base-T
Рівень 4 До 20 МГц Локальні мережі Token Ring і Ethernet 10 Base-T
Рівень 5 До 100 МГц Локальні мережі зі швидкістю передачі до 100 МГц

 

Підсистеми СКС у загальному випадку містять три підсистеми (рис. 4.9.1).

Рис. 4.9.1. Підсистеми СКС: КЗМ — кросова зовнішніх магістралей; КБ — кросова будівлі; ІР — інформаційна розетка

Підсистема зовнішніх магістралей складається з зовнішніх магістральних кабелів між кросовою зовнішніх магістралей і кросової будівлі, комутаційного обладнання у КЗМ та КБ, до якого приєднуються зовнішні магістральні кабелі та комутаційних шнурів і/або перемичок у КБ.

Підсистема зовнішніх магістралей є основою для мережі зв’язку між компактно розташованими на одній території будинками. Ця підсистема має, як правило, кільцеву топологію.

Підсистема внутрішніх магістралей містить прокладені між КЗМ і кросової поверху (КП) внутрішні магістральні кабелі, а також комутаційні шнури й/або перемички в КЗМ. Ця система називається також вертикальною. Кабелі цієї підсистеми фактично зв’язують між собою окремі поверхи будинку й/або просторово рознесені приміщення в межах одного будинку.

Горизонтальна підсистема утворена внутрішніми горизонтальними кабелями між кросовими поверху й інформаційних розеток робочих місць, самими інформаційними розетками, комутаційним обладнанням у КП, до якого підключаються горизонтальні кабелі, і комутаційними шнурами, і/або перемичками в КЗМ.

Кабелі СКС. Мінімізація типів кабелів підвищує ефективність СКС. У СКС допускається використання тільки таких кабелів:

1) симетричних на основі крученої пари із хвильовим опором 100, 120 і 150 Ом в екранованому й неекранованому виконанні;

2) одномодових і багатомодових оптичних кабелів.

Електричні кабелі використовуються переважно для горизонтального розведення.

Для переходу з електричного кабелю на оптичний при передачі даних зі швидкістю 10 Мбіт/с і вище встановлюється мережне обладнання (трансивери), яке зазвичай обслуговує груповий пристрій (концентратор, модуль АТС, контролер інженерної системи). Кабелі СКС поділяються на класи і категорії. Всі види додатків, які можуть обмінюватися даними крученими парами, поділяються на чотири класи А, В, С, D (табл. 4.9.2).

Таблиця 4.9.2 Класи додатків за стандартами ISO/IEK 11801

Клас лінії й додаток
Визначення
A
Телефонні канали та низькочастотний обмін даними. Максимальна частота сигналу — 100 кГц
B
Додатки із середньою швидкістю обміну. Максимальна частота сигналу — 1 МГц
C
Додатки з високою швидкістю обміну. Максимальна частота сигналу — 16 МГц
D
Додатки з дуже високою швидкістю обміну. Максимальна частота сигналу — 100 МГц
Оптичний
Додатки, які використовують як середовище передачі оптичний кабель

У СКС вводяться обмеження на довжини кабелів і шнурів. Стандарти ISO/IEC 11801 установлюють обмеження на довжини кабелів і з’єднувальних шнурів горизонтальної й магістральної підсистем. Довжини кабелів зазначені на рис. 4.9.2 та наведені в табл. 4.9.3.

Рис. 4.9.2. Максимальні відстані в СКС: МО — мережне обладнання; ІР — інформаційна розетка

А + В + Е ≤ 10 м — сумарна довжина всіх шнурів і перемичок горизонтальної підсистеми;

С і D ≤ 20 м — довжина комутаційних шнурів (перемичок) у КЗ і КЗМ;

F і G ≤ 30 м — довжина кінцевих шнурів у КЗ і КЗМ.

Довжина кабелю горизонтальної підсистеми встановлена такою, що дорівнює 90 м (додатково 10 м на з’єднувальні шнури). Цей вибір обумовлений можливостями крученої пари передавати сигнали найбільш масових високошвидкісних додатків типу Fast Ethernet.

Таблиця 4.9.3 Максимальні довжини кабельних трас залежно від типу кабелю й класу додатка

Клас додатка
A
B
C
D
Оптика
Середовище передачі:          
Симетричний кабель категорії 3 2 км 200 м 100 м    
Симетричний кабель категорії 4 3 км 260 м 150 м    
Симетричний кабель категорії 5 3 км 260 м 166 м 100 м  
Симетричний кабель 150 Ом 3 км 400 м 250 м 150 м  
Багатомодовий ОК         2 км
Одномодовий ОК         3 км

Кабелі СКС розбиті за категоріями. Категорія кабелю визначається максимальною частотою сигналу, на яку розраховані відповідні розніми та кабелі (табл. 4.9.4).

Таблиця 4.9.4 Категорії кабелів і рознімів

Категорії кабелю й розніму
Максимальна частота сигналу, МГц
Типові додатки
Категорія 3 ≤ 16 Локальні мережі Token Ring і Ethernet 10 Base-T, канали ТЧ і інші ТЧ додатки
Категорія 4 ≤ 20 Локальні мережі Token Ring і Ethernet 10 Base-T
Категорія 5 ≤ 100 Локальні мережі зі швидкістю передачі до 100 Мбіт/с
Категорія 6 ≤ 200 Локальні мережі зі швидкістю передачі до 155 Мбіт/с
Категорія 7 ≤ 600 Локальні мережі зі швидкістю передачі до 1000 Мбіт/с

Залежно від галузі застосування та конструкції кабелі для СКС на основі кручених пар поділяються на чотири основних види:

  • горизонтальні кабелі;
  • магістральні кабелі;
  • кабелі для шнурів;
  • дроти для перемичок.

На основі кабелів СКС можуть бути реалізовані всі три підсистеми СКС. Більшість електричних кабелів призначені для застосування всередині будинків. На кабелі, що прокладаються поза будинками, накладаються обмеження. Горизонтальні кабелі мають парне та четвіркове скручування, зовнішні оболонки полівінілхлорідні. Кабелі можуть мати загальні екрани, екрани для кожної пари або обидва екрани одночасно. Найбільшого поширення для екранування окремих пар набули металізовані алюмінієм тонкі полімерні плівки. Зовнішні екрани виготовляються або з такої плівки, або у вигляді обплетення.

Магістральні кабелі СКС мають більше чотирьох кручених пар. Кабелі із кількістю пар до 25 мають повивове скручування. Якщо ємність понад 25 пар, вони розбиваються на пучки по 25 пар й осердя у цьому разі має пучкове скручування. Жили одного пучка скріплюються поліетиленовими стрічками.

Типові ємності магістральних кабелів наведені в табл. 4.9.5.

Таблиця 4.9.5 Типові ємності магістральних кабелів

Категорія кабелю
Кількість пар
3 25, 50, 75, 100, 200, 300, 600, 900, 1800
5 25, 50, 100

Комутаційні шнури найчастіше містять чотири скручені пари. Провідники цих кабелів багатожилкові, ізоляція провідників товща, ніж у звичайних кабелях, і дорівнює приблизно 0,25 мм. Зовнішня оболонка виготовляється з матеріалу підвищеної гнучкості.

У горизонтальних кабелях для зменшення загасання застосовуються мідні провідники діаметром до 0,55 мм і ізоляція з малими діелектричними втратами. Ці кабелі мають у своєму складі фігурні осердя з пазами, що утворюють гелікоїду із кроком, що приблизно дорівнює 40 мм. Осердя виконує функції силового елемента. У пази осердя укладаються скручені із кроком 10—15 мм пари. Така конструкція забезпечує зменшення взаємних впливів (рис. 4.9.3). Жили в парах СКС мають різнокольорове маркування ізоляції для їхньої ідентифікації під час монтажу.

Рис. 4.9.3. Конструкції горизонтального кабелю: а — із профільованим осердям (сепаратором): 1 — кручена пара із кроком скручування h; 2 — фігурне осердя; 3 — зовнішня полімерна оболонка; б — плоского

Окрім кабелів у СКС використовуються також такі елементи:

  • розніми для кручених пар;
  • модульні розніми для багатопарних кабелів;
  • розетки модульних рознімів;
  • вилки рознімів кручених пар.

Для ручної комутації використовуються комутаційні шнури, які виготовляються з жил, аналогічних жилам горизонтального кабелю й армуються на кінцях вилками.

Для комутації в СКС використовуються спеціальні комутаційні панелі, що містять такі елементи:

  • комутаційний блок;
  • маркувальні елементи;
  • організатори, що забезпечують укладання перемичок;
  • елементи кріплення.

Для підключення до СКС різних видів мережного обладнання на робочих місцях і в кросових застосовуються прикінцеві шнури. Шнури мають на кінцях вилки модульних рознімів, класифікуються за категоріями від 3 до 5. Кінцеві шнури можуть бути однопарними, чотирипарними, багатопарними й комбінованими. Приклад багатопарного шнура типу «гідра» подано на рис. 4.9.4.

Рис. 4.9.4. Шнур типу «гідра»

Для підключення мережного обладнання використовуються також адаптери, що виконують такі функції:

  • підключення один до одного рознімів несумісних розмірів і типів;
  • зміну схеми розведення провідників;
  • розподіл одного багатопарного кабелю на кілька кабелів з меншою кількістю пар (розгалужувач);
  • з’єднання кабелів.

Для зміни схеми підключення модульного розніму використовуються Т-перехідники. Для підключення до контактів однієї вилки модульного розніму на дві (рідше три або чотири) інформаційних розетки використовуються адаптери.

Для забезпечення підключення крученої пари та коаксіального кабелю використовуються спеціальні перехідні пристрої (балуни).

У СКС кабелі укладаються в жолоби різної конфігурації. У цих жолобах, окрім кабелів, які з’єднують мережне обладнання, можуть прокладатися й інші кабелі: живлення, сигналізації, телефонні тощо.