`

Schneider Electric - Узнайте все про энергоэффективность ЦОД


СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Структурированные кабельные системы

+11
голос

«Вначале был хаос»

Образно говоря, информация не существует вне среды передачи, и кабельные системы являются такой средой (в основном, конечно). Кабельные системы организаций еще 10-15 лет назад создавались хаотически, без единого (системного) подхода. Информационная инфраструктура предприятий усложнялась как за счет роста количества пользователей, так и путем создания гетерогенных сетей, объединяющих разные платформы и сетевые топологии. Зачастую разные системы монтировались разными организациями, имели собственную документацию и обслуживались соответствующими специалистами. Это усложняло реконструкцию и модификацию кабельных систем, снижало их надежность, ставило в большую зависимость от применяемой сетевой технологии, что, в конечном итоге, повышало эксплуатационные расходы. Таким образом, необходимость выполнять монтаж, обеспечивать обслуживание и развитие сложных, совместимых со всем сертифицированным оборудованием систем проводки требовала открытой архитектуры, т. е. следования общепринятым стандартам. Кроме того, быстрое развитие новых технологий, открывшее возможности для передачи различных видов информации (речи, видео и данных) с использованием общей коммуникационной среды, сделало насущной интеграцию коммуникационных систем. Еще одним немаловажным фактором, обострившим проблему совместимости различных компонентов кабельных систем, явилась децентрализация вычислений, вследствие которой компьютерные сети стали главной магистралью для движения информационных потоков. Эти основные предпосылки привели к появлению в конце 80-х годов структурированных кабельных систем.

Основные понятия

Прежде всего следует отметить, что современная кабельная система представляет собой сложный комплекс, в который, кроме собственно кабеля, входят коннекторы, соединительные шнуры, кросс-панели, информационные розетки и масса другого установочного оборудования. Структурированность кабельной системы означает, что она разделяется на несколько уровней, в зависимости от функционального назначения и расположения ее компонентов. Уровни, или подсистемы, являются относительно самостоятельными, благодаря чему кабельная система обладает такими качествами, как универсальность, гибкость и избыточность. Гибкость позволяет легко изменять конфигурацию проводки при перемещении служб и персонала внутри здания или между зданиями без дополнительных работ по прокладке кабеля и монтажу достаточно лишь произвести необходимые переключения на кросс-панелях. Универсальность означает поддержку любых информационных систем: компьютерных, телефонных и телевизионных сетей, равно как и систем пожарной и охранной сигнализации. Избыточность предусматривает создание дополнительных рабочих мест и возможность перемещения оборудования и персонала. Следует заметить, что разработка и монтаж структурированных кабельных систем за последние несколько лет стали такой же самостоятельной областью деятельности, как проектирование и создание локальных сетей.

Типы кабеля

В современных структурированных кабельных системах используются следующие типы кабеля:
• коаксиальный;
• экранированная витая пара типа
1 (Shielded Twisted Pair STP); • неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair UTP); • оптоволоконный (Fiber Optic Cable).
Коаксиальный кабель бывает двух видов: толстый и тонкий.
Толстый кабель лучше защищает от внешних шумов, он прочнее, но требует использования специального отвода (трансивера и отводящего кабеля) для подключения компьютера или другого устройства. Тонкий (типа RG-58) применяется для передачи информации на более короткие расстояния, однако он дешевле и требует более простых BNC-соединителей. Коаксиальный кабель обеспечивает передачу данных и видеосигналов. К его недостаткам относятся значительные толщина и вес, негибкость, трудность прокладки и низкая скорость передачи данных.

Витая пара это изолированные медные проводники, свитые попарно с определенным количеством витков на единицу длины для уменьшения перекрестных наводок между проводниками. Кабель типа STP обладает очень хорошими техническими характеристиками и обеспечивает высокую скорость передачи информации, необходимую для поддержки современных приложений. Основными его недостатками являются высокая стоимость, относительно большая толщина, трудности прокладки, заземления и соединения с кроссовым оборудованием.

Существуют пять категорий кабеля типа UTP, которые отличаются количеством и постоянством витков на единицу длины. Кабель категорий 1 и 2 не используется в стандартах на структурированные системы, поскольку не пригоден для передачи данных. Кабель типа UTP наиболее часто используется в современных кабельных системах, так как благодаря быстро улучшающимся электрическим характеристикам может обеспечить однотипную проводку для различных приложений. Его основные преимущества низкая себестоимость, легкость проводки и монтажа, отсутствие требований к заземлению и небольшая толщина.

Оптоволоконный кабель состоит из волокна/волокон (сердцевины), находящихся внутри отражающей оболочки, которая, в свою очередь, покрыта защитным слоем. Показатель преломления сердцевины несколько выше, чем оболочки, поэтому распространяющийся луч испытывает почти полное отражение на границе двух сред. Первые виды оптоволоконного кабеля изготовлялись из стекла, в настоящее время они выпускаются на основе пластиковых волокон. Информация переносится модулированным световым потоком, генерируемым светодиодами или лазерами.

Производятся два основных типа оптоволоконного кабеля одномодовый и многомодовый. Наиболее распространенный диаметр сердцевины одномодового кабеля составляет 8,5 мкм, отражающей оболочки 125 мкм. По такому кабелю в каждый отдельно взятый момент может распространяться световая волна только одной частоты (одна мода). При использовании лазерных передатчиков расстояние между узлами достигает 50 км. Диаметр сердцевины многомодового кабеля 50 или 62,5 мкм. По такому кабелю без существенного затухания могут распространяться световые волны нескольких частот (мод). Максимальное расстояние между узлами достигает 2 км. Основные недостатки: трудоемкость монтажа, требующего применения специального оборудования, а также высокая стоимость самого кабеля и сетевых устройств.

В настоящее время наиболее распространены структурированные кабельные системы, использующие ту или иную комбинацию UTP и оптоволоконного кабеля. При выборе соответствующей комбинации необходимо учитывать как преимущества, так и недостатки каждого типа кабеля.

Типы кроссовых панелей

Кроссовые панели (Cross Connect Panel) являются неотъемлемым элементом структурированных кабельных систем. Они обеспечивают коммутацию кабеля различного вида проводки с портами активного сетевого оборудования (концентраторов, маршрутизаторов и т. д.). Существуют два основных типа кроссовых панелей. Первый это панели с врезными контактами. Они были разработаны телефонными компаниями для коммутации сотен и тысяч соединений, как правило, аналоговых. Контакты в этом соединителе относятся к типу IDC (Insulation Displacement Connector соединитель со смещением изоляции). Лезвия контакта разрезают изоляцию провода при вставке, обеспечивая тем самым электрическое соединение с жилой провода и фиксацию провода в контакте. Второй тип это модульные панели, специально разработанные для передачи данных. Они имеют модульные гнезда для кабеля различных типов, например RJ-45 для UTP, BNC для тонкого коаксиального кабеля, ST или SC для оптоволоконного кабеля и т. д. Такие гнезда есть в современных сетевых устройствах (концентраторах и маршрутизаторах). Панели с врезными контактами дешевле модульных и обеспечивают большую гибкость и плотность соединений. Однако заделка проводов в них требует специальных инструментов и определенных навыков. Кроме того, существуют некоторые ограничения на количество повторных заделок проводов в контакты с целью перекоммутации электрических цепей. Как правило, один и тот же контакт можно использовать не более 250 раз. Здесь следует, однако, отметить, что необходимость в таком количестве перекоммутаций на практике возникает крайне редко. Для перекоммутации соединений на модульных панелях не нужно специальных навыков, и проводить ее можно до 750 раз с помощью стандартных соединительных шнуров.

Архитектура структурированных кабельных систем

Существуют архитектуры проводки с топологией типа звезда:
• иерархическая (традиционная);
• одноточечное управление.

Архитектура иерархической звезды применяется как для группы зданий, так и для одного здания, тогда как архитектура одноточечного администрирования для группы зданий не применяется.

Архитектура иерархическая звезда для группы зданий реализуется посредством центрального кросса системы, главных кроссов зданий и горизонтальных этажных кроссов. Центральный кросс связан с главными кроссами зданий при помощи внешнего кабеля. Этажные кроссы связаны с главным кроссом здания кабелем вертикального ствола. Для одного здания эта архитектура выполнена в виде главного кросса здания и горизонтальных этажных кроссов, соединенных между собой кабелем вертикального ствола.

Архитектура иерархической звезды обеспечивает наибольшую гибкость управления и максимальную способность адаптации системы к новым приложениям. Архитектура одноточечного администрирования разработана для того, чтобы максимально упростить управление системой. Благодаря прямому соединению всех рабочих мест с главным кроссом, можно управлять системой из одной точки, оптимальной для расположения централизованного активного оборудования. Администрирование из одной точки обеспечивает простейшее управление цепями, поскольку нет необходимости в кроссировке цепей во многих местах. Опишем кратко назначения каждого уровня.

Внешняя подсистема. Служит для связи коммуникационной и обрабатывающей аппаратуры в здании или комплексе зданий. Реализуется на оптоволоконном или медном кабеле. Включает устройства электрической защиты и заземления, а также устройства интерфейса внешних кабельных линий с внутренними коммуникационными каналами.

Вертикальная подсистема (основная магистраль). Это главные кабельные каналы в здании, которые соединяют этажи здания или большие площади одного этажа, обеспечивая связь и согласование горизонтальных подсистем. Строится на оптоволоконном или медном кабеле и включает также вспомогательное оборудование.

Подсистема оборудования. Располагается, как правило, в специальных технических помещениях. Служит для соединения внешней подсистемы с вертикальной подсистемой и сетевым интерфейсом и состоит из кросс-панелей и соединительных шнуров.

Административная подсистема. Обеспечивает управление кабельной системой. Состоит из кроссового оборудования, объединяющего горизонтальную и вертикальную подсистемы. Включает в себя кросспанели, панели переключений, соединительные кабели или шнуры. С помощью этого оборудования производится коммутация цепей, организуется необходимая топология соединений и подключается активное оборудование.

Горизонтальная подсистема. Связывает подсистемы рабочих мест с другими подсистемами в соответствии с выбранной архитектурой сети. Обеспечивает подключение модулей розеток к кроссовому оборудованию, расположенному на каждом этаже здания. Состоит из нитей кабеля, проложенных от кроссового оборудования до рабочих мест, и информационных розеток с разъемами.

Подсистема рабочего места. Предназначена для подключения к кабельной сети различных оконечных устройств: компьютеров, принтеров, терминалов, цифровых и аналоговых телефонов, а также любого слаботочного оборудования. Состоит из соединительных шнуров, удлинителей и, при необходимости, адаптеров.

Стандарты кабельных систем

Наибольшее распространение в настоящее время получили стандарты корпорации IBM, а также стандарт, разработанный American National Standards Institute (ANSI) совместно с лабораторией Underwriters Labs (UL) и Electronic Industry Association/Telecommunications Industry Association (EIA/TIA), имеющий обозначение EIA/TIA 586А. Стандарты корпорации IBM (IBM Cabling System) предусматривают, вообще говоря, девять типов кабеля, различающихся электромагнитными характеристиками. Однако наиболее популярным из них является экранированная витая пара типа 1, использующаяся для сетей Token Ring. Стандарт EIA/TIA 586А был принят в 1995 г. и содержит технические требования к компонентам горизонтальной проводки, работающим на частотах до 100 MHz. В нем даны следующие рекомендации по составу и параметрам проводки:
• длина горизонтального кабеля не должна превышать 90 м, независимо от его типа;
• допускаетсяиспользованиечетырех типов кабеля: неэкранированная витая пара категории 5 с волновым сопротивлением 100 Ом (четырехпарпый); экранированная витая пара типа 1 с волновым сопротивлением 150 Ом (двухпарный); коаксиальный (типа RG-58) с волновым сопротивлением 50 Ом; оптоволоконный диаметром 62,5/125 мкм;
• следуетиспользоватьсоединители: модульный восьмиконтактный RJ-45; четырехконтактный, соответствующий стандарту IEEE 802.5; коаксиальный BNC; оптоволоконный (тип соединителя не определен);
• на каждом рабочем месте устанавливается модульная восьмиконтактная розетка типа RJ-45 или любая другая, соответствующая одному из перечисленных типов соединителей;
• разводкакабелядолжнасоответствовать топологии типа звезда. В стандарте есть и другие рекомендации, например, относительно принципов размещения оборудования, способов соединения горизонтальной и вертикальной проводок и т. д.

Структурированные кабельные системы

Рис 1. Обобщенная схема иерархии компонентов структурированной кабельной системы

Необходимо отметить, что стандарт EIA/TIA 5 68А относится лишь к отдельным типам кабеля. Однако использованиетолькокабеляопределенной категории не гарантирует создания кабельной системы той же категории.Реальныекабельныесистемы, все составные части которых должны отвечать требованиям соответствующей категории, описываются в Annex Е (Дополнении Е к стандарту).

Критерии выбора

На сегодняшний день широкое распространение получили кабельные системы SYSTIMAX корпорации AT&T, IBM Cable System фирмы IBM, OPEN DECConnect фирмы Digital Equipment, а также системы компаний MODTAP, BICC и AMP.

Кабельная система SYSTIMAX от AT&T имеет топологию типа звезда, интегрированную модульную архитектуру и предназначена для передачи данных, звука и видео в пределах здания, производственного комплекса или группы зданий. Использует витую неэкранированную пару и оптоволоконный кабель. Совместима с оборудованием многих производителей, различными средами данных и может включать, помимо линий передачи данных и ЛВС, также телефонное оборудование и сеть датчиков пожарной и охранной сигнализации.

Структурированные кабельные системы

Рис. 2. Подсистема структурированной кабельной системы

Система IBM Cable System имеет топологию типа звезда и служит для объединения разнообразной сетевой продукции фирмы IBM (включая се- ти Token Ring). Использует различные типы кабеля (коаксиальный, экрани- рованную и неэкранированную витые пары) и может применяться для под- ключения терминального оборудова- ния и построения сетей, отличных от Token Ring (например, Ethernet).

OPEN DECConnect представля- ет собой структурированную кабель- ную систему, поддерживающую широкий спектр технологий: FDDI, Ethernet, Token Ring, ISDN, AS400 AppleTalk и др. Она также имеет топологию типа звезда и использует три вида кабеля: оптоволоконный, экранированную и неэкранированную витые пары. Следует заметить, что OPEN DECConnect поддерживает кабельную систему Thin Ware на коаксиальном кабеле.

При выборе варианта структури- рованной кабельной системы долж- ны учитываться потребности конкретного заказчика. Стоимость и простота прокладки кабеля, предос- тавляемые системой возможности размещения и перемещения рабочих мест, особенности ее предполагаемого использования в настоящее время и в перспективе, а также планируе- мое время «жизни» этой системы - вот главные факторы, влияющие на выбор. Также должны учитываться характер производства, тип здания, вероятность электрических помех и т. п. Рассчитывая экономическую эф- фективность технического решения, следует принимать во внимание «стоимость жизненного цикла», а не только стоимость начальной установ- ки, т. е. учитывать такие факторы:
• начальная стоимость установки; • управляемость, способность се- ти к простой и недорогой реконструкции;
• перспективность (например, возможность поддерживать по- стоянно растущую скорость передачи данных);
• удобство эксплуатации, обес- печение работоспособности системы;
• длительность жизненного цикла.

Потребность в низкоскоростных приложениях, планируемое короткое время «жизни» системы и заинтересованность в низких начальных затратах предполагают, например, выбор системы, содержащей преимущественно кабель типа UTP. Необходимость работать с высокоскоростными приложениями может продиктовать выбор системы, базирующейся, в основном, на оптоволокне. Вот некоторые из таких приложений:
• мультимедиа;
• сетевое научное моделирование; • обработка изображений, системы CAD/CAM;
• телевидение высокой четкости; • обмен информацией между базами данных с массовой памятью;
•видеофоны;
• фотонные (световые) коммутаторы и процессоры.
Уверенность в том, что структурированная кабельная система выдержит повышенные скорости передачи данных, может иметь решающее значение. Однако для большинства современных систем достаточно средней скорости передачи. Так что, комбинация кабеля типа UTP с оптоволоконными является в определенном смысле оптимальным выбором.

Структурированные кабельные системы


Вы можете подписаться на наш Telegram-канал для получения наиболее интересной информации

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT