Структурированные кабельные системы, часть 2

Базовые стандарты СКС

Базовыми стандартами структурированных кабельных систем являются:

• ANSI/TIA/EIA-568-B. Стандарт телекоммуникационных кабельных систем коммерческих зданий;
• ISO/IEC 11801. 2-я редакция Информационные технологии. Структурированная кабельная система для помещений заказчиков;
• EN 50173: 2-я редакция. Информационные технологии. Структурированные кабельные системы.

Стандарты призваны служить общественным интересам, устраняя недопонимание между производителями и потребителями, обеспечивая взаимозаменяемость и универсальное качество продукции наряду с её доступностью и грамотным использованием. Стандарты телекоммуникационной инфраструктуры зданий должны обеспечить работу разнотипного оборудования любых производителей, создание кабельных систем на этапе строительства зданий и их длительную эксплуатацию.

Базовые международные и европейские стандарты совпадают практически буквально. Однако ISO/IEC и CENELEC разрабатывают собственные стандарты в смежных областях. В Европе, например, существует Директива ЭМС, определены собственные параметры экранированных и оптоволоконных кабелей. Международная организация стандартизации ведет разработку стандартов проектирования, монтажа, администрирования, измерений и внедрения приложений.

Россия принимает участие в работе Международной организации стандартизации (ISO), но не входит в CENELEC. В США действует ряд стандартов, которые только разрабатываются в упомя нутых организациях и широко применяются при создании СКС во всех странах. Организации ISO/CENELEC используют разработки ANSI/TIA/EIA как ступени для движения вперед. При этом они исправляют недостатки американских стандартов.

Международные стандарты

• ISO/IEC 11801 Информационные технологии — структурированные кабельные системы для помещений заказчика;
• ISO/IEC 11801A1/A2 Информационные технологии — структурированные кабельные системы для помещений заказчика; Приложения 1/2.

Приложение 2 Международного стандарта ISO/IEC 11801

В марте 2000 года было оглашено на национальном уровне и в сентябре 2000 года принято Приложение 2 стандарта ISO/IEC 11801. Приложение 2, основой которого является Проект дополнительных изменений PDAM3, расширяет перечень параметров СКС базовой и канала до уровня требований гигабитных протоколов. Исключена концепция линии, на смену которой пришло понятие стационарной линии. В результате улучшено отношение затухания и наводок линии образца 1995 года. При этом существующие параметры кабелей и разъемов остались прежними.

В Приложении 2 определены дополнительные параметры кабелей, разъемов, линий и каналов, которые требуется обеспечить для работы протокола 1000Base-T Gigabit Ethernet. Полный перечень включает: затухание (attenuation), двунаправленные наводки (NEXT), суммарные двунаправленные наводки отношение затухания к дву-направленным наводкам (ACR), отношение затухания к суммарным двунаправленным наводкам (PS ACR), однонаправленные наводки (FEXTj, суммарные однонаправленные наводки (PS FEXTj, отношение затухания к однонаправленным наводкам (EL FEXTj, отношение затухания к суммарным однонаправленным наводкам (PS ELFEXTj, возвратные потери (return loss), задержку (delay), фазовый сдвиг (skew) и сопротивление цепи (loop resistance).

Значения возвратных потерь и затухания соответствуют параметрам категории 5е американского стандарта ANSI/TIA/EIA-568-A-5, уровень двунаправленных наводок (NEXT) на частоте 100 МГц на 3 дБ меньше. Таким образом, параметры линии категории 5е жестче, чем стационарной линии класса D — уровень двунаправленных наводок должен быть в полтора раза меньше.

Приложение 2 также включает значения задержки и фазового сдвига для базовой линии и канала, соответствующие параметрам Приложения ANSI/ TIA/EIA-568-A-1 американского стандарта. Приложение 2 — это самое серьезное изменение международного стандарта ISO/IEC 11801 с момента его принятия в 1995 году.

Второе издание ISO/IEC 11801

Новый стандарт, принятый в 2002 году, содержит спецификации конструктивных элементов категории 3-7, линий и каналов классов А, В, С, D, Е и F. На смену канала с тремя разъемами пришла модель с четырьмя разъемами. Усложнена топология магистралей. Допускается комбинация централизованной и иерархической архитектуры. Добавлены два класса электропроводных линий и каналов (класс Е - 250 МГц и F - 600 МГц), четыре категории оптоволоконных элементов и четыре класса ОВ линий. Определены четыре уровня электромагнитной совместимости. Исключены системы с волновым сопротивлением 150 Ом и альтернативные типы среды передачи. Кабели и разъемы с волновым сопротивлением 120 Ом предусмотрены только для систем класса С и ниже.

Изменилась методика определения длины каналов горизонтальной и магистральной подсистем. Для каждой модели канала,среды передачи, категории кабелей и подсистемы СКС приведены формулы, определяющие длину фиксированных, консолидированных и стационарных линий, которые могут быть разными для этажа, здания и комплекса. Длина оптоволоконных линий зависит от категории ОВ кабелей, модели канала, числа разъемов и сплайсов.

Европейские стандарты

• EN 50173:1995 Информационные технологии — структурированные кабельные системы (1995 год);
• EN 50173/А1:2000 Информационные технологии — структурированные кабельные системы (2000 год).

Второе издание EN 50173

В ноябре 2001 года закончилась первая фаза открытого обсуждения проекта Второго издания стандарта EN 50173 "Информационные технологии. Структурированные кабельные системы". Содержание документа практически полностью совпадает с проектом Второго издания ISO/IEC 11801. Данный документ заменил стандарт EN 50173:1995 и дополнения к нему EN 50173:1995/А1:2000.

Стандарты США

ANSI/TIA/EIA-568-A Телекоммуникационные стандарты кабельных систем коммерческих зданий (октябрь 1995). Дополнения:

• ANSI/TIA/EIA-568-A-1. Спецификации задержки и фазового сдвига для 100-Ом 4-парных кабельных систем, 1997;
• ANSI/TIA/EIA-568-A-2. Исправления и дополнения к ANSIAIA/EIA-568-A, 1998;
• ANSI/TIA/EIA-568-A-4. Производственная методика измерений NEXT соединительных кабелей и требования к кабелям незащищенная витая пара, 1999;
• ANSI/TIA/EIA-568-A-5 Спецификации параметров передачи 4-парных 100-Ом кабельных систем категории 5е, 1999.

EIA/TIA-569 Стандарты прокладки телекоммуникационных каналов коммерческих зданий (октябрь 1990).

EIA/TIA-570 Стандарт телекоммуникационных кабельных систем жилых и малых коммерческих зданий (июнь 1991).

TIA/EIA-606 Стандарт администрирования телекоммуникационной инфраструктуры коммерческих зданий (февраль 1993).

TIA/EIA-607 Требования по заземлению и электрическим соединениям телекоммуникационных систем коммерческих зданий (август 1994).

TIA/EIA TSB 72 Руководство по централизованным оптоволоконным кабельным системам (октябрь 1995).

TIA/EIA TSB 75 Дополнительные требования построения горизонтальных кабельных систем открытых офисов (август 1996).

Американский стандарт ANSI/TIA/EIA-568-B

В апреле 2001 года опубликован стандарт ANSI Д1А/Е1А-568 серии В, заменивший стандарт 1995 года ANSI/ TIA/EIA-568-A.

Важнейшие отличия ANSIAIA/EIA-568-В от ANSI/TIA/EIA-568-A:

1. Исключены системы категорий 4 и 5. Остаются спецификации категорий 3 и 5е. Приведена справочная информация параметров конструктивных элементов и каналов категории 5 для пользователей ранее установленных СКС данного класса.
2. Вместо канала с тремя разъемами принята модель с четырьмя разъемами.
3. Отказ от категории базовой линии в пользу фиксированной линии. Особенность устаревшей категории, определенной в TSB-67, заключается в том, что измерительные кабели, обеспечивающие подключение кабельного тестера, учитывались в составе базовой линии. Фиксированная линия включает только кабель с разъемами на концах, а гибкие кабели относятся к измерительному оборудованию.
4. Добавлены параметры оптоволоконного кабеля 50/125 мкм. К ОВ разъемам 568SC добавлены новые типы дуплексных разъемов с малым форм-фактором, призванные обеспечить удобство подключения к ОВ линиям оборудования пользователей.

Изменена структура документа, состоящего из трех частей:

• ANSI/TIA/EIA-568-B. 1 "Стандарт телекоммуникационных кабельных систем коммерческих зданий. Часть 1. Общие требования". Опубликован 1 апреля 2001 года.
• ANSI/TIA/EIA-568-B.2 "Стандарт телекоммуникационных кабельных систем коммерческих зданий. Часть 2. Симметричные электропроводные кабельные системы". Опубликован 1 апреля 2001 года.
• ANSI/TIA/EIA-568-В.З. "Стандарт оптоволоконных элементов кабельных систем". Опубликован 1 марта 2000 года. Положения стандарта дополняются и уточняются путем принятия дополнений:
• ANSI/TIA/EIA-568-B. 1-1. Дополнение 1. "Минимальные радиусы изгиба 4-парных коммутационных кабелей НВП и ЭВП". Опубликован 1 июля 2001 года.
• ANSIAIA/EIA 568-B.2.1. Дополнение 1. "Параметры передачи 4-парных кабельных систем 100 Ом категории 6". Опубликован 20 июня 2002 года.
• ANSIAIA/EIA 568-B.2.2. Дополнение 2. "Элементы симметричных кабельных систем". Опубликован 1 июня 2002 года.
• ANSI/TIA/EIA-568-B.2-3. Дополнение 3. "Дополнительные критерии для определения пригодности по параметрам потерь на соединение и возвратных потерь". Опубликован 1 марта 2002 года.
• ANSI Д1А/Е1А-568-В.З-1. Дополнение 1. "Дополнительные параметры передачи оптоволоконных кабелей 50/ 125 мкм". Определяет требования к многомодовому волокну 50/125 мкм для передачи сигналов 10 Гбит/с на расстояние 300 м в окне 850 нм с лазерным вводом. Опубликован 1 апреля 2002 года.

Стандарт ANSI/TIA/EIA-568-B гармонизирован со Вторым изданием международного аналога ISO/IEC 11801 по параметрам элементов.

Категория 6

5 июня 2002 года Комитет электропроводных кабельных систем TIA TR-42.7 Ассоциации телекоммуникационной промышленности (TIA) единогласно утвердил стандарт категории 6. Дополнение к стандарту ANSI Д1А/Е1А-568-В.2-1, определяющее параметры симметричных кабелей с волновым сопротивлением 100 Ом в диапазоне частот 250 МГц, было опубликовано 20 июня 2002 года.

Документ включает спецификацию линий, каналов, разъемов, требования и процедуры измерений. Определены допустимые погрешности и меры по достижению стабильности результатов. Это должно обеспечить надежность установленных систем.

Стандарт категории 6 включает:

• спецификацию системы, включая параметры комплектующих, каналов, стационарных линий и гибких кабелей;
• расширение полосы до 200 МГц (в два раза по сравнению с категорией 5е);
• спецификацию комплектующих до частоты 250 МГц. Стандарт позволяет реализовать:
• совместимость категории 6 с категориями 5е, 5 и 3;
• совместимость элементов различных изготовителей;
• электрическую совместимость гнездовых и штекерных разъемов типа RJ45;

Решение проблем совместимости обеспечено благодаря разработке спецификации и процедур тестирования штекерных разъемов. Потребовалось создать новые устройства, методики калибровки и решить ряд технических проблем, чтобы обеспечить достоверные результаты измерений. Это создает основу совместимости штекеров и разъемов различных изготовителей. Кроме того, потребовалось определить параметры и процедуры тестирования гибких кабелей. Этот раздел стал нормативным, а не информационным приложением, как было прежде.

Сертификация и тестирование СКС

Смысл сертификации состоит в том, что производитель компонентов СКС, как независимая от инсталлирующей компании организация, гарантирует пользователю определенный уровень технических характеристик созданной по его заказу системы.

Другими словами, это означает, что сертификация СКС:

• гарантирует, что сеть будет работать в течение всего срока гарантии;
• будет обеспечивать указанную скорость передачи данных;
• гарантирует техническую поддержку и решение всех проблем, связанных с её эксплуатацией.

Производитель компонентов СКС в обязательном порядке контролирует деятельность компании-инсталлятора. Контроль осуществляется за:

• выполнением требований стандартов (компания-инсталлятор производит замеры на конкретном объекте и, занеся их в специальную форму, высылает производителю);
• качеством производимых работ.

Кабельная проводка может превратиться в СКС только при профессиональной подготовке персонала компании-инсталлятора, естественно, при условии использования качественных компонентов. В компании должно быть достаточное количество специалистов, каждый из которых прошел обучение и был сертифицирован производителем).

Представления о структурированных кабельных системах (СКС), как правило, идеализированы. Многие заказчики считают тестирование линий излишней и дорогостоящей процедурой, необходимой только для сертификации. Фактически качество современных систем невозможно обеспечить без 100-% контроля. Объективная проверка позволяет устранить как мелкие, так и серьезные недостатки.

Модели канала

В большинстве случаев тестирование СКС включает только часть канала. Как правило, это базовая линия, состоящая из фиксированного кабеля с разъемами на концах. Однако работа сети зависит от параметров канала, обеспечивающего передачу сигналов между двумя терминальными устройствами.

Точки подключения активного оборудования и кабелей внешних служб называются интерфейсами СКС. Интерфейсы СКС не совпадают с интерфейсами тестирования. Во-первых, точка консолидации (ТК), предназначенная для удобства организации рабочих мест в открытых офисах, не является интерфейсом СКС. Стандарты не предусматривают подключение оборудования к ТК. Во-вторых, параметры гибких кабелей измеряют в составе канала, что исключает коммутационные панели магистрального канала с четырьмя разъемами в качестве портов подключения измерительного оборудования.

В настоящее время стандарты определяют две модели канала: подключение и коммутация. Второе издание ISO/IEC 11801 предусматривает четыре модели канала: подключение, коммутация, подключение с точкой консолидации (ТК) и коммутация с ТК.

На долю горизонтальной подсистемы приходится подавляющее большинство электропроводных кабелей. В магистралях телефонная и информационная подсистемы разделены, а в горизонтальной подсистеме интегрированы, поэтому все линии должны соответствовать самым строгим требованиям современных приложений.

Рисунок 1. Интерфейсы СКС и интерфейсы тестирования 2002

Новые стандарты реализуют непривычную пока концепцию создания СКС. В настоящее время длина фиксированных кабелей горизонтальной подсистемы не должна превышать 90 м, а гибких — 10м. С 2002 года длина фиксированных линий определяется по формулам, различным для каждого класса среды передачи и каждой модели канала. Проектировщики должны использовать общий бюджет затухания канала и определять длину фиксированных кабелей, исходя из требуемой длины абонентских и переходных кабелей. Например, модель "подключение" класса D с абонентскими кабелями 23 м и сетевыми 2 м будет ограничена величиной 71 м, а фиксированные кабели — 46 м. Измерение параметров стационарной линии при этом не имеет практического значения. В результате применения новых стандартов, доля тестируемых каналов будет возрастать.

Если длина каналов значительно меньше предельно допустимой, тестирования линий будет достаточно. Каналы более сложных моделей и линии предельной длины необходимо проверять не просто на соответствие стандартам среды передачи, но и требованиям протоколов.

Основные понятия и определения

"Витая пара"— это кабель на медной основе, объединяющий в оболочке несколько пар проводников. Каждая пара представляет собой два свитых между собой изолированных медных провода. Проводники могут быть одножильными (solid) или многожильными (stranded). Кабель может иметь различное исполнение, отдельные пары и весь могут иметь экран из оплетки и/или из фольги.

Шаг скрутки — каждая пара имеет свой шаг скрутки, отличный от соседних пар. Этим обеспечивается снижение перекрестных наводок.

Attenuation — (погонное затухание) характеризует величину потери мощности сигнала при передачи.

NEXT— переходное затухание между парами в многопарном кабеле, измеренное на ближнем конце, то есть со стороны передатчика.

PS-NEXT— переходное затухание между парами в многопарном кабеле, измеренное на ближнем конце с учетом одновременных наводок со всех пар.

FEXT — переходное затухание на дальнем конце. Измеряется посредством подачи тестового сигнала на пару в кабеле с одной пары и замеры наведенного сигнала в другой паре со стороны приемника.

ACR — отношение затухания сигнала к ослаблению перекрестной помехи (отношение сигнал/шум). Положительное значение ACR означает превышение уровня полезного сигнала над уровнем шума, а отрицательное — означает, что полезный сигнал меньше помехи и его распознавание будет проблематичным.

ELFEXT— приведенное переходное затухание. Эта характеристика вычисляется на основании FEXT и погонного затухания.

PS-ELFEXT— суммарное приведенное переходное затухание. Эта характеристика вычисляется для каждой отдельной пары на основании ELFEXT.

Return Loss — (обратное затухание). При передаче сигнала по витой паре особенно при полнодуплексной передаче, возникает эффект отражения сигнала в обратном направлении.

AWG— сечение проводников в кабелях в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge) (табл. 1).

Модули (keystone) RJ-45 5е кат и RJ-12 используются для создания наборных модульных систем, основой которых служит коробка (суппорт-рамка), в которую защелкивается адаптер-вставка с установленным модулем RJ-45 или RJ-12.

Наборная конструкция позволяет собирать готовые розетки нужной конфигурации и с разным количеством портов. Для монтажа кабеля к модулям 45 (кроме модуля KES-5V, где монтаж кабеля осуществляется без инструмента) можно использовать специальный вруб-ной инструмент тип 110 (например, НТ-324, НТ 314 и другие).

Рисунок 2. Модели канала горизонтальной подсистемы 2002:
АК — абонентский кабель, КК — коммутационный кабель,
СК — сетевой кабель, ПК — переходный кабель,
ТР — телекоммуникационный разъем, ТК — точка консолидации,
РП — распределительная панель, КП — коммутационная панель

Таблица. Классификация медных проводов по AWG

Монтаж кабеля к модулям keystone RJ-12 осуществляется при помощи специальной вставки, входящей в комплект модуля.

Патч-корд представляет собой короткий (как правило, не более 6 метров) отрезок гибкого кабеля (с экраном или без), терминированный с обоих концов разъемами RJ-45. Одной из основных характеристик патч-корда является его гибкость, то есть он должен быть изготовлен из многожильного кабеля и иметь гибкую пластиковую внешнюю изоляцию. Полностью совместимы с любыми патч-панелями и розетками. Для обеспечения качественного соединения место соединения разъема RJ-45 с кабелем заливается пластмассой. В результате заливки вилки RJ-45 получается гибкий хвостовик, который обеспечивает допустимый радиус изгиба. Предлагаемые патч-корды произведены в заводских условиях и прошли ЮО-% сертификационное тестирование. Каждый патч-корд упакован в индивидуальную упаковку.

Патч-панель (или панели переключения) применяются для обеспечения гибких соединений между горизонтальными или магистральными кабелями и портами активного телекоммуникационного оборудования (например хабами). Патч-панели выпускаются:

• с модульными гнездами RJ 12/45 (лицевая панель и набор гнезд, которые защелкиваются в эту панель, например, типа keystone);
• с гнездами на плате (гнезда установлены на печатную плату). По способу установки:
• в 19" конструктивы;
• в 10" конструктивы;
• настенные.

Таблица 2. Технические характеристики кабеля по стандарту