Основы структурированной проводки

Между рабочими станциями локальной сети кабель прокладывается не прямо (непосредственно), а проходит через ряд устройств (концентраторы, кроссы) и заканчивается розеткой. Внутри многоэтажного здания обычно прокладывают вертикальные и горизонтальные проводки. Кроме того, горизонтальная проводка еще членится с помощью кроссов. Подобная кабельная система называется структурированной.

При перемещениях служб и персонала внутри здания из одних помещений в другие не изменяют саму проводку – достаточно аппаратуру из одних помещений перенести в другие и сделать необходимые переключения на кроссировочных панелях. Розетки же во всех помещениях однотипные для всех видов оборудования, т. е. проводка обладает хорошей приспособляемостью. Такие системы не требуют каждый раз прокладывать новую проводку и ставить новые розетки, а позволяют использовать при любых переустройствах или перестановках ту сеть, которая капитально смонтирована в здании. Обычно фирмы дают гарантии на работу таких систем в течение 15 лет, без значительных переделок кабельной разводки.

 

 

Рис. 4. Структурированная кабельная система.

 

Структурированная сеть требует в начальный период, при строительстве, больших затрат, зато потом она окупается в процессе эксплуатации и более удобна. Основные соединения в структурированной системе выполняют стандартным кабелем с четырьмя неэкранированными витыми парами. В стены помещений монтируют большое количество розеток с различным числом модулей; минимально используют два модуля. По такой кабельной системе кроме компьютеров работают еще телефон, телефакс, телевидение, охранная и другие виды сигнализации, управление открыванием и закрыванием различных кранов, задвижек, вентиляцией, т. е. она универсальна. Предусмотрены способы и устройства соединения структурированной проводки с другими сетями, а также выходы в более крупные – местные, региональные и глобальные сети.

 

Структурные составляющие проводки

 

Структурированная кабельная система (см. рис.4) состоит из следующих подсистем:

 

· рабочего места;

· горизонтальной;

· управления;

· вертикальной;

· аппаратной;

· внешней.

 

Если вся система строится в одном здании, то имеются только первые четыре или пять подсистем. На рабочем месте устанавливаются розетки с модулем типа RJ-45. К каждому восьмиконтактному модулю подводится неэкранированный четырехпарный кабель.

Унифицированная проводка (4 витые пары + модуль RJ-45) применяется для передачи всех видов сигналов – голоса, данных, видео (см. Рисунок 2), а также мультимедиа и графики. Для любой сети (телефонной, компьютерной, видео) можно выбрать любые порты – качество связи при этом не меняется. В одном корпусе розетки на рабочем месте может устанавливаться от двух до четырех (и более) модулей, в зависимости от количества сетей. На проводку в структурированных системах приходится около 20% стоимости, в то время как в обычных (неструктурированных) сетях – 4-6% стоимости сетевого оборудования. Таким образом, в структурированной системе заложена значительная избыточность, позволяющая наращивать виды передачи сигналов и применять различные комбинации сетей.

 

Рассмотрим назначение и состав подсистем.

1. Подсистема рабочего места. Эта подсистема предназначена для подключения оконечных устройств (компьютеров, терминалов, принтеров и т. п.) к локальной сети.

2. Горизонтальная подсистема. Она может быть проложена коаксиалами, оптическими волокнами или витыми парами. Однако при использовании коаксиальных кабелей возникают большие трудности кроссировки. Сейчас применяют в основном неэкранированные пары, а в дальнейшем пойдут оптические волокна.

3. Подсистема управления. Состоит из панелей для кроссировки и соединительных шнуров, обеспечивающих переключение цепей. Здание, как правило, уже имеет подобные устройства для телефонной и других видов связи.

4. Вертикальная подсистема. Соединяет между собой этажи здания и обеспечивает соединение подсистем управления. Она должна удовлетворять определенным требованиям на вертикальную проводку. Выполняется из оптического волокна, коаксиального кабеля или витых пар. Уже определилась тенденция: в новых сетях для передачи данных использовать оптическое волокно (см. рис.5). Применение оптического волокна в этой проводке приводит к большой экономии меди.

 

Рис. 5. Структурированная кабельная система внутри здания.

 

5. Подсистема аппаратной. В крупных сетях с центральным компьютером служит для соединений электронного оборудования в центральном зале (аппаратной).

6. Внешняя подсистема. Служит для соединения между собой различных зданий, находящихся на территории предприятия, учебного заведения и т. п. Могут использоваться коаксиал или волокно, но предпочтительнее оптическое волокно, т. к. оно хорошо стыкуется с вертикальной подсистемой.

Промышленное обеспечение

Построение сетей по структурированной схеме находится в главном фокусе многих сетевых компаний. Они создали ряд интеллектуальных концентраторов. Последние снабжаются большим числом соединителей для различных типов направляющих систем: коаксиального кабеля, оптического волокна, неэкранированных и экранированных витых пар. Такие компании, как Bay Networks, Cabletron Systems, Lucent Technologies, 3Com и др., снабдили структурированные кабельные системы сетевым электронным оборудованием. Многие из подобных устройств позволяют выполнять передачу голоса, данных и видео по однотипным кабелям, в том числе неэкранированным витым парам. К одному рабочему месту можно проложить два (или более) четырехпарных кабеля или сдвоенный (восьмипарный) кабель. Четырехпарная проводка поддерживает и стандарт ISDN (цифровая сеть с интеграцией служб). Указанные ниже виды продукции соответствуют топологии "звезда" в горизонтальной и вертикальной подсистемах.

Мощные концентраторы и структурированная кабельная система являются основой инфраструктуры современных локальных компьютерных сетей. Благодаря своим особенностям, структурированная проводка попадает в разряд капитальных (а не текущих) затрат. Сооружают такую сложную систему на 15-20 лет. Обычная, неструктурированная проводка для локальных сетей сохраняется без переоборудования не более 3-5 лет – потом ее обязательно приходится переделывать. Строят структурированную сеть основательно, как всякое долговременное сооружение, поэтому и закладывают значительную избыточность. Еще в проекте предусматривают дополнительные рабочие места, возможности перестановок оборудования и переездов персонала. Это требует значительного количества дополнительных розеток, кабеля, шнуров, кроссировочных панелей. Предусматривают размещение пассивного и активного оборудования в специальных комнатах связи или монтажных шкафах, предназначенных для администрирования (управления) сетью.

Структурированность (разбиение на подсистемы) позволяет эксплуатировать части локальной сети как отдельные сети, что делают во время аварий, ремонта и при других вынужденных обстоятельствах. Уже теперь по проводкам Категории 5 передают потоки 100 Мбит/с, причем по любым парам четырехпарного кабеля. Можно не сомневаться, что в ближайшее время темпы передачи возрастут во много раз.

Таким образом, структурированная кабельная система является современным, скоростным, многофункциональным (голос, данные, видео, графика и мультимедиа) сетевым решением долговременного использования, относящимся к разряду капитальных сооружений.

Стандарт TIA/EIA-568A

 

Предлагаемые различными компаниями структурированные проводки очень похожи, что не должно удивлять: все они соответствуют стандарту TIA/EIA-568 Commercial building telecommunication wiring standard, вышедшему в июле 1991 г. Позднее этот стандарт был дополнен документами TSB-36 (декабрь 1991 г.) и TSB-40 (август 1992 г.), в которых введены Категории 3, 4 и 5 для кабелей с неэкранированными витыми парами и соединительного оборудования, соответственно. Основное новшество в этих документах – установление технических требований к изделиям трех Категорий, позволяющим создавать в здании кабельную систему, функционирующую до 100 МГц. Такая проводка поддерживает как давно существующие локальные сети (Ethernet, Token Ring), так и недавно появившиеся (100VG-AnyLAN, TP-PMD, Fast Ethernet) и обеспечивает развитие еще более скоростных сетей. В 1995 г. выпущена новая редакция этого стандарта – ANSI/TIA/EIA-568A.

 

Стандарт TIA/EIA-568 закрепляет следующий состав горизонтальной проводки.

 

1. Длина горизонтальных кабелей не должна превышать 90 м, независимо от типа кабеля.

2. Допускаются к применению четыре типа кабелей:

а) четырехпарный из неэкранированных витых пар с волновым сопротивлением 100 Ом;

б) двухпарный из экранированных витых пар с волновым сопротивлением 150 Ом;

в) коаксиальный (по типу RG-58) с волновым сопротивлением 50 Ом (в новых системах не рекомендован);

г) оптический кабель с волокнами размером 62,5/125 мкм.

3. Соответственно рекомендованы следующие типы соединителей:

а) модульный восьмиконтактный RJ-45;

б) специальный IBM (IEEE 802.5);

в) коаксиальный BNC;

г) оптический соединитель.

4. На каждом рабочем месте устанавливают не менее двух розеток: одна – модульная восьмиконтактная типа RJ-45, и вторая – любая из приведенных в п. 3.

5. Приняты две схемы разводки четырехпарного кабеля в разъеме RJ-45:

а) T-568A (рекомендована);

б) T-568B (соответствует AT&T 258A).

6. Для проводки принята топология "звезды". В стандарте имеются и другие существенные рекомендации (о принципах размещения оборудования, о расположении адаптеров, о способах соединения и т. п

 

Особо хочется отметить, что стандарт и дополнения к нему постоянно развиваются и совершенствуются специальной группой подкомитета TR41.8. Так, в последнее время были разработаны документы, в которых представлены пересмотренные требования к элементам проводки, а также предложены критерии для оценки проводки в собранном, смонтированном виде.

Горизонтальная проводка

Горизонтальная проводка может в своем составе иметь до 90 м горизонтальных кабелей, до 10 м соединительных шнуров и 4 соединителя. Окончательные требования к такой проводке еще только вырабатываются. В документе TIA (Telecommunications Industry Association) TSB 67 сформулированы технические требования к наихудшему сочетанию элементов (т. е. минимальные), которыми и следует руководствоваться.

В последовавшие после принятия стандарта годы происходит вытеснение коаксиальных кабелей и, частично, экранированных витых пар из сетевых проводок. Обусловлено сказанное двумя обстоятельствами: быстрым ростом характеристик неэкранированных витых пар и стремлением к однотипности линий для различных видов связи. Поскольку (как следует из п. 4, см. выше) на каждом рабочем месте устанавливается хотя бы одна розетка с гнездом RJ-45, проявилось стремление и другие розетки ставить такие же, т. е. RJ-45. Были разработаны переходники (balun – balance/unbalance) с витых пар на другие типы кабелей, и системы проводки значительно упростились.

Логические конфигурации локальных сетей – кольцо, звезда, шина – реализуются топологически (на пространстве этажа) в виде звезды. "Звездная" проводка из неэкранированных витых пар поддерживает практически все типы локальных сетей. Изменения, связанные с различиями сетей, имеют место в других подсистемах структурированной кабельной системы. Горизонтальная подсистема остается неизменной, что очень важно при долговременной эксплуатации проводки.

 

 

Рис.6 Логические конфигурации сетей – "кольцо", "звезда", "шина", реализованные в физической топологии "звезда"

 

При такой топологии, в случае отключения или повреждения какого-либо из лучей звезды, в подсистеме управления производятся необходимые переключения, но логическая конфигурация остается без изменений. Большие преимущества звездной топологии привели к тому, что теперь она применяется практически во всех проводках. Подобные структурированные системы поставляют многие компании – производители оборудования.

Все основные изменения, относящиеся к типу локальной сети, происходят в подсистемах управления и вертикальной (см. рис. 4, 5). Горизонтальная проводка из неэкранированных витых пар Категории 5 остается неизмененной для всех скоростных локальных сетей: Token Ring, TP-PMD (TPDDI), 100VG-AnyLAN, Fast Ethernet.

Кроме скоростных локальных сетей по проводке из неэкранированных витых пар функционируют системы телефонной связи, сигнализации, охраны, пожарной безопасности, системы контроля вентиляции, кондиционирования, отопления. Появилась даже концепция интеллектуального здания, основой проводки для которого служит структурированная кабельная система.