Структурированная кабельная система (скс) проектной документации

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.

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.

Во всех ТС должна иметься в наличии или быть доступной для повторного использования адекватная площадь сечения магистральной трассы, чтобы не потребовалось создавать дополнительные трассы. Все трассы, если они предназначены для использования в системах телекоммуникации, должны иметь противопожарные заглушки независимо от того, используются трассы или нет.

Магистральные кабели должны быть проложены топологически 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.

Все телекоммуникационные кабельные системы и оборудование должны быть заземлены в соответствии с соответствующими нормативами и правилами.

Требования к СКС

СКС должна обеспечивать передачу разнотипных сигналов, будь то компьютерные цифровые, или аналоговые видеоданные.
СКС должна обеспечивать работу всех поколений используемых сетей и устройств, т.е. быть интегрированной. Например, с появлением оптоволокна появились медиаконвертеры, позволяющие соединять медную пару и оптический кабель.
СКС должна обеспечивать необходимую скорость передачи данных и сигналов. Скорость магистрального канала СКС может значительно отличаться от скорости обмена данными одного компьютера или рабочей станции.
СКС должна иметь центральное администрирование. Обычно структуру сети строят по принципу «звезда», в которой центральный узел выполняет функции администрирования, при этом сам входит в более высокий уровень. Т.о. администрирование СКС является не только централизованным, но и иерархическим.
СКС должна быть независимой от протоколов передачи данных и в общем случае обеспечивать использование нескольких протоколов. Протокол обмена данных обычно определяется оконечным оборудованием.
СКС должна стремиться к снижению затрат на обслуживание и модернизацию. Конкуренция на рынке и развитие технологий позволяют при всех равных условиях выбрать поставщика с наиболее выгодной ценой. Качество работы СКС при этом не ухудшается. Данное требование реализуется во многом благодаря стандартизации.
Оконечное оборудование может быть перемещено без изменения его настроек. Пользователи могу подключаться к СКС в разных точках. При этом не меняются их учетные данные.
Прозрачность администрирования. СКС должна сопровождаться документацией, иметь необходимую маркировку и не зависеть от конкретных сотрудников.
СКС должна иметь запас производительности. Данное требование может показаться странным, однако оно дает возможность на долгие годы забыть о необходимости постоянно наращивать мощность компьютерной и других систем. Обычно закладывается от 10% до 40% запаса. Этот запас может выражаться в количестве зарезервированных портов, розеток, а также в производительности сетевого оборудования. Обычный срок службы СКС составляет от 10 до 40 лет.

Тестирование и гарантии

Мнение о том, что тестирование СКС — это формальная процедура, весьма распространено. Многие заказчики считают, что измерение параметров линий это гарантийная процедура. Это верно, но только наполовину. Во-первых, тестирование позволяет обнаружить скрытые дефекты, которые могут быть незамеченными. Во-вторых, это единственная возможность избежать проблем работы приложений компьютерной сети.

Вопреки распространенному мнению о полном соответствии стандартов СКС требованиям сетевых протоколов это заблуждение. Параметры среды передачи ниже требований приложений. Стандарты СКС классов D (100 МГц), E (250 МГц) и F (600 МГц) предусматривают нулевое – отрицательно отношение затухания / суммарных наводок на верхней границе частотного диапазона. Для рабочих пар приложений класса D, реализуемых в компьютерных сетях, отношение сигнал / шум во всем диапазоне частот должно быть не менее 10-19 дБ, то есть на один – два порядка лучше, чем предусматривают стандарты СКС. Более того, некоторые приложения класса D работают в полосе частот более 100 МГц, определяемых категорией 5е. Диапазон частот 1000BASE-T Gigabit Ethernet составляет 125 МГц, АТМ 155 – 155 МГц.

Таким образом, СКС может соответствовать стандартам, но не обеспечивать работу ряда приложений локальной сети по параметру коэффициента битовых ошибок (BER – Bit Error Rate). При этом уменьшается скорость передачи данных вплоть до «зависаний» компьютерной сети.

Качество передачи сигналов по каналам СКС обеспечивается благодаря резерву параметров. Чтобы проверить, достаточен ли резерв, проводится тестирование соответствия сетевым протоколам. Например, при использовании кабельного анализатора Fluke (пример отчета), подтверждается соответствие базовой линии / канала одиннадцати сетевым протоколам. Это означает возможность использования также любых приложений низших классов.

Тестирование линий

Гарантийный сертификат СКС ITT NS&S (Великобритания)

Гарантийный сертификат СКС Panduit / Belden (США)

После завершения монтажа все линии СКС подлежат тестированию. Проектная документация с результатами тестирования предоставляется изготовителю СКС. После проверки оформляется гарантийный сертификат. Гарантийный период СКС составляет 10 – 25 лет. В частности, для ITT NS&S и Panduit – 25 лет. Гарантии на систему электропитания от одного до трех лет предоставляют компании, выполняющие монтаж.

Общие требования к СКС

Не смотря на то, что TIA/EIA представляют собой более чем объемные документы, концепцию (можно даже сказать «философию») СКС можно свести к весьма простым требованиям:

Универсальность
— возможность использования однотипных каналов для передачи сигналов различных систем (данные, голос, видео);
Совместимость
со стандартным активным оборудованием любых производителей;
Избыточность
— наличие достаточного количества резервных каналов связи, необходимых для расширения системы в процессе эксплуатации;
Гибкость
— простота и удобство обслуживания системы при внесении изменений в ее конфигурацию;
Надежность
— способность системы сохранять рабочие параметры в заданных диапазонах в течение всего срока эксплуатации / гарантийного срока.

Структура СКС ==+

Среда передачи сигналов состоит из элементов — кабелей и разъемов. Поэтому, функциональные элементы СКС (как части среды передачи), составляют кабели, оснащенные разъемами в точках подключения или коммутации, и проложенные по определенным правилам (с образованием линий и магистралей).

Для фиксации разъемов используют розетки и панели. Для организации линий применяют короба, лотки, лестницы. Это конструктивные элементы СКС, которые не являются часть среды передачи.

Нельзя упускать главный, вынесенный в название, термин — структурированность
. По назначению, структурированную сеть принято разделять на три подсистемы. Магистраль комплекса, магистраль здания и горизонтальную подсистему.

Рис. 4.1. Подсистемы СКС. РПЭ — распределительный пункт этажа, РПЗ — распределительный пункт здания; РПК — распределительный пункт комплекса.

Магистраль комплекса служит для соединения между собой различных зданий. Как правило, реализуется на оптоволоконном (реже медном кабеле), и позволяет соединять между собой здания, находящиеся на расстоянии до нескольких километров.
Магистраль здания соединяет между собой этажи здания, обеспечивает связь между распределительной панелью здания и панелями этажей. Она должна включать в себя кабель, установленный вертикально между этажными панелями, главную или промежуточную панель в многоэтажном здании, а также кабель, установленный горизонтально между панелями в протяженном одноэтажном здании.
Горизонтальная подсистема является частью, которая проложена между телекоммуникационной розеткой на рабочем месте, и этажной распределительной панелью. Каждый этаж здания рекомендуется обслуживать своей собственной горизонтальной подсистемой. На каждое рабочее место должно быть проложено как минимум два горизонтальных кабеля.

Кроме общей классификации, различают множество типов каждой подсистемы, оговаривается, все вплоть до максимальной нагрузки на пол от установленных телекоммуникационных шкафов. При этом нельзя сказать, что все становится просто и понятно, есть и нестыковки. Особенно когда дело доходит до конкретики. То раскладки «цветов» в разъеме разные, то проектные ограничения сильно отличаются…

Ничего удивительного нет, ведь СКС — в сущности абстрактный термин, практики работают с СКС «AT&T», СКС «Lucent», СКС «Alcatel» и т.п. Иначе говоря, у каждого производителя есть хоть небольшая, но свобода действий, которой они пользуются в полной мере.

Более того, нужно понимать, что в отличии от активного оборудования, СКС создают тысячи и десятки тысяч независимых организаций, и обычно с учетом своих особенностей. При этом изготовители элементов контролируют малое количество инсталляций (или не контролируют их вообще).

Если к этому добавить необходимость использования в СКС единой системы для всех видов коммуникаций, которые должны эксплуатироваться одной службой, по единым методикам и нормам, то создание серьезной сети является совсем не простой задачей. Системные интеграторы все же не зря едят свой хлеб.

Однако, основные принципы построения позволяют сравнительно легко обходить подводные камни частных стандартов.

Сертификация и гарантийные обязательства

Каждый производитель СКС организует сертификацию систем, по результатам которой предоставляется “Системная гарантия на 15-20-25 лет”.

Для того, чтобы предоставлять системную гарантию проектно-монтажная организация должна обеспечить:

обученных специалистов на продукцию используемого производителя СКС (точное количество человек определяет производитель СКС);
тестирование кабельных линий поверенным оборудованием, входящих в список “разрешенного” производителем СКС (больше всего проблем возникает с оптическими линиями, так как результаты рефлектометров не принимают);
используемые компоненты должны быть “белого происхождения”;
быть готовым к “проверочному” визиту специалиста от производителя СКС для осмотра монтажа (касается больших проектов или если заказчик “наябедничал”).

Как можно видеть, вся сертификация направлена на защиту производителя СКС. А как же длительная “системная гарантия”? Ответ прост – это больше маркетинг: в силу того, что ремонт помещений (особенно у буржуев) происходит с примерно раз в 10 лет, то производители соревнуются “кто больше даст”. Также нужно понимать, что у соединения типа IDC-контакт, которое применяется в большинстве соединителей медных линий СКС, с течением времени электрические характеристики области взаимодействия проводников даже несколько улучшаются (из-за диффузии происходит увеличение эффективной площади соприкосновения элементов в зоне перехода).

Да и чему можно обучить за пару-тройку дней? – именно столько занимают по времени сертификационные курсы, в том числе и у “именитых” производителей СКС.

Чем плоха СКС “без системной гарантии” – при качественных комплектующих и наличии тестов на линии она будет такая же, только гарантия будет не красивая “25 лет”, а всего лишь компонентная (срок в зависимости от производителя может варьироваться, но как правило не менее 5 лет). Данный вариант может быть, когда проектирует одна компания (под себя), закупает другая, а в монтаж берет третья (которая может не иметь сертификатов закупленного производителя СКС, но иметь большой опыт монтажа СКС с другими производителями).

Расчет стоимости абонентского порта СКС для «меди» 6-й категории и оптики.

Этот простой расчет показал, что стоимость оптоволоконного решения всего на 35% больше, чем решения для витой пары 6-й категории, так что слухи об огромной дороговизне оптики несколько преувеличены. Причем стоимость основных оптических компонентов на сегодня сравнима или даже ниже, чем для экранированных систем 6-й категории, но, к сожалению, готовые оптические коммутационные и абонентские шнуры пока что в несколько раз дороже медных аналогов. Однако если по каким-либо причинам протяженность абонентских каналов в горизонтальной подсистеме превышает 100 м, оптике просто нет альтернативы.

Подсистемы СКС

СКС представляет собой кабельную систему здания (группы зданий) иерархического типа, которая состоит из структурных подсистем. Каждая подсистема выполняет свои функции, имеет определенную топологию и состав компонентов. Для каждого типа подсистем в стандартах определены требования, ограничения и правила.

Кабельные подсистемы СКС:

Рисунок 2 — Подсистемы СКС

ЭРП — этажный распределительный пункт;

ГРП — главный распределительный пункт;

ПРП — промежуточный распределительный пункт.

Магистральная подсистема I-го уровня

Магистральная подсистема I-го уровня расположена между главным распределительным пунктом и промежуточным распределительным пунктом, а также между главным распределительным пунктом и этажным распределительным пунктом.

Данная подсистема включает:

магистральные кабели I-го уровня;
распределительные устройства, используемые для магистрального кабеля I-го уровня;
коммутационные перемычки и шнуры, которые используются для коммутации в главном распределительном пункте.

Магистральная подсистема II-го уровня

Промежуточный распределительный пункт разделяет магистральную систему СКС на магистральную подсистему I-го уровня и магистральную подсистему II-го уровня.

Данная подсистема включает:

магистральные кабели II-го уровня;
распределительные устройства, используемые для магистрального кабеля II-го уровня;
коммутационные перемычки и шнуры, которые используются для коммутации в промежуточной распределительной точке.

Горизонтальная подсистема

Горизонтальная подсистема расположена от распределительных устройств этажного распределительного пункта до телекоммуникационных розеток.

Данная подсистема включает:

горизонтальные кабели;
распределительные устройства, используемые для горизонтальных кабелей;
коммутационные перемычки и шнуры, которые используются для коммутации с этажным распределительным пунктом;
телекоммуникационные розетки;
консолидационные точки.

Маркировка кабелей и коммутационных шнуров

Далее необходимо обозначить кабельные соединения спереди и сзади секции/стойки. В первом случае речь идет о маркировке кабелей, а во втором – о маркировке коммутационных/сетевых шнуров.

Маркировка кабелей

На ярлыках кабелей указываются сведения о соединении между панелями передающего и приемного концов. Обозначение панели как передающего, так и приемного концов включает в себя места расположения секции/стойки, панели и порта (Рисунок 19).

Рисунок 19 – Маркировка кабелей

Типовое обозначение на ярлыке кабеля выглядит следующим образом:

— АВ04-24:01/АВ07-36:13 — это означает кабельное соединение, идущее от порта 01 на панели 24 секции АВ04 к порту 13 на панели 36 секции АВ07.

На ярлыке кабеля на приемном конце будет указана та же информация, но в обратном порядке.

Маркировка коммутационных/сетевых шнуров

На ярлыках коммутационных/сетевых шнуров указываются сведения относительно соединений между передними контактами коммутационной панели передающего конца и передними контактами коммутационной панели приемного конца или аппаратными контактами (Рисунок 20). На ярлыке контакта на передающем конце указываются места расположения секции/стойки, панели и порта. Аналогичная информация указывается на ярлыке приемного конца.

Маркировка коммутационного шнура

Типовое обозначение на ярлыке коммутационного шнура выглядит следующим образом:

— АВ04-24:01/АВ04-36:13 — это означает соединение коммутационного шнура, идущее от порта 01 на панели 24 секции АВ04 к порту 13 на панели 36 той же секции.

На ярлыке коммутационного шнура на приемном конце будет указана та же информация, но в обратном порядке.

Типовое обозначение на ярлыке сетевого шнура выглядит следующим образом:

— АВ04-24:01/АВ04-Tinley2:A — это означает соединение сетевого шнура, идущее от порта 01 на панели 24 секции АВ04 к порту А устройства Tinley2 на той же секции. Размещение стойко-места может быть при необходимости заменено наименованием устройства.

Структура СКС

Под структурой СКС понимают модель построения системы из функциональных элементов и подсистем. Группы функциональных элементов образуют подсистемы СКС.

Функциональные элементы СКС

Структурированная кабельная система — среда передачи электромагнитных сигналов — состоит из элементов: кабелей и разъемов. Кабели, оснащенные разъемами и проложенные по определенным правилам, образуют линии и магистрали. Линии, магистрали, точки подключения и коммутации составляют функциональные элементы СКС.
В состав СКС входят следующие функциональные компоненты:

Линейно-кабельное оборудование подсистемы внешних магистралей;
Коммутационное оборудование подсистемы внешних магистралей;
Линейно-кабельное оборудование подсистемы внутренних магистралей;
Коммутационное оборудование подсистемы внутренних магистралей;
Линейно-кабельное оборудование горизонтальной подсистемы;
Коммутационное оборудование горизонтальной подсистемы;
Точки консолидации(промежуточные узлы коммутации);
Информационные розетки.

Структурированная кабельная система обеспечивает возможность создания топологии каналов типа «шина», «звезда», «кольцо» в зависимости от области использования и специфики реализуемого проекта.

СКС или компьютерная плюс телефонная сеть

Структурированные кабельные си стемы обеспечивают длительный срок службы, сочетая удобство эксплуатации, качество передачи данных, надежность. Внедрение СКС создает основу повышения эффективности работы организации, снижения эксплуатационных расходов, улучшения взаимодействия внутри компании, обеспечения качества обслуживания клиентов.

СКС строится таким образом, чтобы каждая точка подключения обеспечивала доступ ко всем ресурсам сети. При этом на рабочем месте достаточно двух линий. Одна линия является компьютерной, вторая – телефонной. Линии взаимозаменяемы. Кабели соединяют телекоммуникационные разъемы рабочих мест с портами распределительных пунктов. Распределительные пункты объединяют магистральными линиями по топологии «иерархическая звезда» .

СКС является интегрированной системой. Сравним СКС с устаревшей моделью «компьютерная плюс телефонная сеть». Ряд преимуществ является очевидным.

интегрированная локальная сеть позволяет передавать разнотипные сигналы;
СКС обеспечивает работу нескольких поколений компьютерных сетей;
интерфейсы СКС позволяют подключать любое оборудование локальных сетей и речевых приложений;
СКС реализует большой диапазон скорости передачи данных от 100 Кбит/сек речевых приложений до 10 Гбит/сек информационных приложений;
администрирование СКС сокращает трудозатраты обслуживания локальной сети благодаря простоте эксплуатации;
компьютерная сеть допускает одновременное использование разнотипных сетевых протоколов;
стандартизация плюс конкуренция рынка СКС обеспечивают снижение цен комплектующих;
локальная сеть позволяет реализовать свободу перемещения пользователей без изменения персональных данных (адресов, телефонных номеров, паролей, прав доступа, классов обслуживания);
администрирование СКС обеспечивает прозрачность компьютерной и телефонной сети – все интерфейсы СКС промаркированы и документированы. Работа организации не зависит от одного сотрудника обслуживающего соединения телефонной сети.

Надежная и долговечная структурированная кабельная система является фундаментом локальной сети. Однако всякое достоинство имеет обратную сторону. Стандарты СКС рекомендуют избыточность количественных параметров системы, что влечет существенные единовременные затраты. Зато можно забыть о кошмаре постоянного ремонта действующего офиса для наращивания компьютерной сети под текущие потребности.

Проведение испытаний

В части СКС испытания и тестирование производятся в соответствии с требованиями ISO 11801.

Для тестирования кабельной системы при монтаже и эксплуатации характеристик линий связи применяется кабельный тестер DTX-1800 (Рисунок 22). Он предназначен для сертификации кабельной проводки на требования 6 категории, определенные стандартом EIA/TIA TSB-67,95, а также позволяет тестировать проводки категории 7 (пока не стандартизованной) на частотах до 500 МГц. По точности измерений прибор превосходит требования, определенные спецификациями EIA/TIA TSB-67 Level III. Комплект DTX-1800 состоит из двух блоков, подключаемых с двух сторон тестируемого соединения. Блоки питаются от аккумуляторов, заряда которых хватает на 6 часов непрерывной работы.

– Кабельный тестер DTX-1800

DTX-1800 позволяет измерять:

— правильность разводки;

— переходное затухание на ближнем конце (NEXT);

— возвратные потери (Return loss) для всех четырёх пар в обоих направлениях;

— приведённые перекрестные наводки на дальнем конце (ELFEXT) для всех 24 возможных комбинаций пар;

— длину кабеля;

— сопротивление петли;

— волновое сопротивление (импеданс);

— отношение затухание/перекрестные наводки (ACR);

— значения NEXT, ASR, ELFEXT для суммарного влияния трёх пар на четвёртую (PowerSum NEXT, ASR, ELFEXT).

Все данные заносятся в память прибора и с помощью прилагаемой программы могут быть рассортированы и распечатаны в необходимом виде.

Тестирование системы проводить согласно “Программе и методике испытания” ОС-СС-ЦОД-СКС.ПМ

Применение методов СКС для сетей «последней мили»

Сети «последней мили», построенные по технологии Ethernet, внешне очень мало отличаются от стандартных локальных сетей. Но специфика работы в жилых домах накладывает серьезные ограничения на приведенные выше преимущества СКС.

Попробуем прокомментировать основные моменты подробнее.

Таб. 4.1. Принципиальные отличия структурированных кабельных систем и «домашних сетей».

Структурированные кабельные системы (Локальные сети)	«Домашние сети»
Для передачи данных, голоса и видеосигнала используется единая кабельная система, которую может обслуживать одно подразделение (экономия на количестве специалистов).	В сети последней мили (домашней сети) кабельная система используется только для передачи данных, и в подавляющем большинстве случаев не может быть объединена с чем-либо еще в силу организационных причин (разные владельцы, препятствующие стандарты и правила). Кроме этого, большинство сетей (телефония, кабельное телевидение) уже построено, и сэкономить при прокладке не удастся.
Стандартами СКС предусмотрено использование магистрали менее 3000 метров.	Сети «последней мили», несмотря на свое название, очень часто выходят за это ограничение, часто достигая размеров города.
Качество услуг не нормируется.	Снижение качества услуг (или их временное прекращение) оговаривается регламентами, и должно быть минимизировано. Иначе говоря, существует нормировка качества услуги.
Обслуживание в процессе эксплуатации должно быть исключено, или, по крайней мере, минимизировано.	Обслуживание — плановый и естественный процесс, оно проводится фактически непрерывно (на разных частях сети). Есть постоянный штат специалистов, которые заняты обслуживанием инфраструктуры.
Использование универсальных розеток на рабочих местах позволяет подключать к ним различные виды оборудования, и легко менять его месторасположение;	Устанавливать телекоммуникационные разъемы в жилой квартире по нормам СКС возможно, но явно не рационально. Количество пользователей в квартире определено, неизменно, и его перемещение по дому (а тем более району) маловероятно. Короба использовать крайне нежелательно, подвесных потолков нет. Плюс ко всему, используется другой тип мебели.
Оправдывают капиталовложения за счет длительной эксплуатации сети без модернизации (снижение полной стоимости владения);	Инсталляцию сети крайне сложно приурочить к строительству дома, или капитальному ремонту. Более того, прокладка линий по всем квартирам «заранее» невозможна. Поэтому, сеть просто вынуждена непрерывно модернизироваться на протяжении всего периода существования.
Возможно одновременное использование нескольких различных сетевых протоколов (в настоящее время не актуально);	Как правило, используется один протокол передачи данных. Более того, количество используемых приложений может быть ограничено (например, часто запрещен netbios).

На основании сравнения, видно, что сети «последней мили» имеют мало общего с СКС даже без учета ориентации на частного (а не корпоративного) пользователя, с присущими этому сектору рынка низкими стоимостями подключения и эксплуатации, при соответственно пониженном качестве.

Более того, кроме различий в способах построения кабельной системы, появляются дополнительные требования к программному комплексу — биллингу и авторизации, о которых будет рассказано в следующих главах.

На основании вышеизложенного, можно сделать следующий выводй:

Совершенно ясно, что домашние сети не могут являться СКС, это САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ КЛАСС КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. Который еще только ждет своих стандартов.

Так как данная книга в основном ориентирована на сети, относящиеся именно к этим двум пунктам, в дальнейшем изложении термин СКС без крайней необходимости не используется. Вместо этого будет сделан упор на физических основах передачи данных, а в дальнейшем — на практических способах построения небольших сетей, и сетей «последней мили».