Физические основы передачи данных

1. Физические основы передачи данных

Физическая среда
Управляемая
Не управляемая
Витая
пара
Излучение
лазера
Коаксиальный
кабель
Радиоканалы
Оптический
кабель
Спутниковые
каналы
Наземные
каналы
Витая пара (twisted pair):
Shielded Twisted Pair, STP
Unshielded Twisted Pair, UTP
Коаксиальный кабель (coaxial)
Волоконно-оптический кабель
(optical fiber)
Радиоканалы:
KB, CB и ДВ (Amplitude Modulation, AM)
УКВ (Frequency Modulation, FM)
СВЧ (microwaves)
Связь в инфракрасном диапазоне

2.

Связь двух узлов
DTE
DCE
Физическая
среда передачи
данных
DCE
DTE
Оконечное оборудование данных (DTE - Data Terminal Equipment)
Аппаратура передачи данных (DCE - Data Circuit terminating Equipment)
Промежуточная аппаратура
аналоговые линии
цифровые линии

3.

Характеристики линий связи
Основные характеристики линий связи:
амплитудно-частотная характеристика (как затухает амплитуда синусоиды на выходе
линии связи по сравнению с амплитудой на входе для всех частот сигнала);
полоса пропускания (непрерывный диапазон частот, для которого отношение
амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного превышает заданный
предел), (обычно 0.5);
затухание (относительное уменьшение амплитуды сигнала);
помехоустойчивость (способность уменьшать уровень внешних помех на
внутренних проводниках);
пропускная способность (бит/сек.) (максимально возможная скорость
передачи данных);
достоверность передачи данных (вероятность искажения для каждого
передаваемого бита информации)
(Bit Error Rate, BER 1:10 000 - 1:1 000 000 000)

4.

Представление дискретной информации в среде передачи данных
Сигналы двух типов:
прямоугольные импульсы (а)
синусоидальные волны (б,в,г)
а) Кодирование (прямоугольные импульсы)
б) Амплитудная модуляция
в) Частотная модуляция
г) Фазовая модуляция

5.

Характеристики линий связи
Искажение импульсных сигналов в компьютерных сетях

6.

Режимы передачи информации
Старт
Байт
Стоп
. . . Старт
Байт
Стоп
Асинхронный
Синхробайт
Байт
Байт
...
Синхронный
Байт
Синхробайт

7.

Способы передачи сигналов
Симплексная
передача
Дуплексная
(полнодуплексная)
Полудуплексная
Tx – передатчик
Tx
Rx
Tx
Rx
Rx
Tx
Tx,
Rx
Rx,
Tx
Rx - приемник

8.

Режимы передачи информации
Узел 1
Узел 2
Данные
Данные
Без установления соединения (дейтаграммный)
Запрос
установления
соединения
Прием запроса
установления
соединения
Подтверждение
установления
соединения
Данные
Квитанция
подтверждения
Запрос
разрыва
соединения
Подтверждение
разрыва соединения
С установлением соединения

9.

Частотный диапазон
100 102 104
f,Гц
108 1010 1012
Микроволны
Радио
1014
Инфракрасное
излучение
1016
УФ
1022 1024
Рентген
Гаммалуч
ЧАСТОТЫ:
LF-низкая
Видимый свет
MF-средняя
Гц 104
105
LF
106
MF
107
HF
108
VHF
109
UHF
1010
SHF
1011
EHF
1012
1013
1014
1015
VHF-очень высокая
THF
Оптоволокно
Витая пара
1016 HF-высокая
UHF-ультравысокая (УВЧ)
Спутник
SHF-сверхвысокая (СВЧ)
Коаксиальный кабель
Морская АМ
связь радио
FM
радио
ТВ
Наземные
микроволновые
ретрансляторы
EHF-чрезвычайно высокая
THF-ужасно высокая

10.

Коаксиальный кабель
RG-8, RG-11 («толстый»)
RG-58 («тонкий», 50 Ом)
RG-59 (телевизионный, 75 Ом)

11.

Коаксиальный кабель
Коннектор BNC

12.

F – разъемы для коаксиального (телевизионного) кабеля

13.

Кабели
Витая пара:
UTP (Unshielded Twisted Pair)
Категория 5 (100 м., 10 Мбит/c – Ethernet
100 Mбит/c - Fast Ethernet
1 Гбит/c - Gigabit Ethernet)
Категория 6 (до 10 Гбит/с)
Коннектор RJ-45
STP (Shielded Twisted Pair)
Type1 – Type9

14. Витая пара

Кабель с витыми
парами (UTP-кабель)
неэкранированный
Различное экранирование:
•STP - медной оплеткой,
•FTP - фольгой,
•SFTP - медной оплеткой и
фольгой

15.

16.

Оптоволоконный кабель

17.

Оптоволоконный кабель
1 микрометр (мкм) = 0.001 мм.

18. Особенности оптоволокна

Физические особенности:
1.
2.
По оптической линии связи можно передавать информацию со скоростью порядка 10**12
бит/с или Терабит/с. По одному волокну можно передать одновременно 10 миллионов
телефонных разговоров и миллион видеосигналов.
Очень малое затухание светового сигнала в волокне.
Технические особенности:
1.
2.
3.
4.
5.
Волокно изготавливается из недорогого материала – кварца.
Оптические волокна очень компактны и легки т.е. имеют диаметр около 100 мкм.
Для изготовления применяется особо прочный пластик, на кабельных заводах
изготавливают самонесущие подвесные кабели, не содержащие металла и тем самым
безопасные в электрическом отношении.
Системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам,
а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного
доступа
Важное свойство оптического волокна - долговечность .
Минусы:
Из-за точности соединений необходимы дорогостоящие компоненты.
Другой недостаток заключается в том, что для монтажа оптических волокон требуется
прецизионное, а потому дорогое, технологическое оборудование.
Как следствие, при аварии (обрыве) оптического кабеля затраты на восстановление выше,
чем при работе с медными кабелями.

19.

Преимущества ВОЛС по сравнению с электрическими и радиолиниями
связи можно объединить в три крупные группы :
1.
в электромагнитных характеристиках
• высокая несущая частота (высокая пропускная способность);
• высокая помехозащищенность ВОЛС;
• малое затухание сигналов.
2. в технологических показателях
• низкая металлоемкость ВОЛС: в ней нет меди и свинца;
• наличие достаточных запасов сырья (песок) для стеклянных световодов;
• хорошие массогабаритные показатели ВОК;
• большие (до 5 км) строительные длины ВОК.
3. в отдельных областях применений
• отсутствие излучения во внешнюю среду;
• невозможность незаметного подключения к ВОЛС;
• высокая степень защищенности ВОЛС от НСД.

20.

Преимущества ВОЛС
широкая полоса пропускания, позволяющая передавать по одному ОВ цифровой поток
в несколько терабит в секунду, что соответствует одновременному предоставлению
десяти миллионов телефонных разговоров;
меньшее, чем у других направляющих систем электросвязи затухание сигнала
потенциальная дешевизна материала ОВ. Двуокись кремния широко распространена
на Земле, когда запасы меди на ней практически исчерпаны;
слабая чувствительность к электромагнитным помехам, позволяющая обеспечить с
высоким качеством связь в условиях сильных электрических и/или магнитных полей;
меньшие, чем у других направляющих систем электросвязи геометрические
размеры и вес. Компактность (ОВ имеют диаметр около 100 мкм) и малая масса делает
ОВ самыми перспективными для использования в кабельной технике и приборостроении;
долговечность ОВ, работоспособность которого может превысить 25 лет;
взрыво- и пожаробезопасность ОВ. Из-за отсутствия искрообразования ОВ повышает
безопасность инфраструктуры там, где прокладка электрического кабеля запрещена;
гальваническая развязка сегментов ВОЛС, так как материал ОВ – диэлектрик;
высокая защищенность от несанкционированного доступа. ВОЛС трудно
"подслушать" неразрушающим способом. Всякие воздействия на волокно могут быть
зарегистрированы посредством непрерывного контроля целостности линии.

21.

Трудности в использовании ВОЛС:
• сложное и дорогое активное оптоэлектронное оборудование;
• сложная и дорогая технология производства ВОК и других компонентов;
• повышенные требования к квалификации и культуре обслуживающего
персонала;
• «старение» оптоволокна под действием влаги и жесткого гамма-излучения,
что приводит к уменьшению его прочности и к увеличению затухания в нем
света.

22.

Соединение оптоволокон
Проблема соединений оптоволокон является основной проблемой ВОЛС.
При соединении оптоволокон необходимо одновременно решить две задачи:
- оптическую (малые потери и отражение)
- механическую (соединение должно быть надежно и стабильно с
механической точки зрения).
Соединители оптоволокон разделяются на две большие группы:
неразъемные соединители (механические и сварные сплайсы)
разъемные соединители (коннекторы и датаптеры).

23. Оптические соединители

Виды соединений:
1. Оптический разъем (потеря 10-20%)
2. Механическое сращивание (10%)
3. Сплавка
Коннектор типа FC
Коннектор типа ST
Коннектор типа SC

24.

Оптический сплайс – для механического соединения оптического волокна

25.

Печь для сварки оптического волокна

26.

Виды брака при обработке оптоволокна

27.

Техника безопасности при работе с оптоволокном
• Пожарная опасность.
При работе с оптоволокном всегда используется спирт.
Необходимо исключить появление открытого огня и искр в рабочей зоне.
• Опасность грязи и пыли.
Наличие в зоне монтажа мелких частиц может привести к их оседанию на
торце оптоволокна, что в свою очередь может повлиять на качество обработки
поверхности стекла.
• Неоптимальная температура на рабочем месте.
Оптимальной температурой для работы оператора является температура 22°С.
• Недостаточная освещенность рабочего места.
• Химическая опасность.
Составы, которые используются в клеях часто содержат мощные аллергены.
• Механическая опасность.
Попадание осколка через кожу в кровеносный сосуд.
• «Оптическая» опасность.
Необходимо обязательно использовать при работе с волокном защитные очки.

28. Электронные компоненты систем оптической связи

29.

Волоконно-оптические кабели ( ВОК) можно подразделить на три группы:
• кабели внешней прокладки
Имеют разнообразные конструкции, приспособленные как к способам их
прокладки (воздушная подвеска, прокладка в грунте и воде и т. п.), так и к
различным внешним климатическим условиям (температура, влажность и т. п.)
• кабели внутриобъектовой прокладки
Кабели должны быть легкими и гибкими, чтобы можно было их монтировать
и прокладывать в ограниченных пространствах.
Они должны быть пожаробезопасными.
• специальные кабели
Специальные ВОК используются в военной технике, в авиастроении, в
аппаратуре специального назначения.

30.

Конструкция кабеля для подвески
1.Осевой элемент
•стальной трос (стренга, канат, проволока) в полимерном
покрытии или без
•стеклопластиковый пруток в полимерном покрытии или без
•арамидные нити в полимерном покрытии
2.Оптическое волокно
3.Внутримодульный гидрофобный заполнитель
4.Оптический модуль
5.Гидроизоляция сердечника (гидрофобный заполнитель или
водоблокирующая бумага)
6.Защитная оболочка (полиэтилен)
7.Внешний несущий элемент кабеля:
•стальной трос - ОК/Т-…;
•стеклопластиковый пруток - ОК/П-…;
•арамидные нити - ОК/А-….

31.

Конструкция кабеля для прокладки в грунт
1.Осевой элемент
- стальной трос (стренга, канат, проволока) в полимерном покрытии или без
- стеклопластиковый пруток в полимерном покрытии или без
- арамидные нити в полимерном покрытии
2.Оптическое волокно
3.Внутримодульный гидрофобный заполнитель
4.Оптический модуль
5.Гидроизоляция сердечника (гидрофобный заполнитель или водоблокирующая бумага)
6.Промежуточная оболочка (полиэтилен или материал, не распространяющий горение)
7.Гидроизоляция бронирующего слоя (гидрофобный заполнитель или водоблокирующая бумага)
8.Броня из круглых стальных проволок.
9.Защитная оболочка (полиэтилен или материал, не распространяющий горение)

32.

Конструкция кабеля для прокладки в кабельной канализации
1.Осевой элемент
1.стальной трос (стренга, канат, проволока) в полимерном покрытии или без
2.стеклопластиковый пруток в полимерном покрытии или без
3.арамидные нити в полимерном покрытии
2.Оптическое волокно
3.Внутримодульный гидрофобный заполнитель
4.Оптический модуль
5.Гидроизоляция сердечника (гидрофобный заполнитель или водоблокирующая бумага)
6.Промежуточная оболочка (полиэтилен или материал, не распространяющий горение)
7.Гидроизоляция бронирующего слоя (гидрофобный заполнитель или водоблокирующая бумага)
8.Стальная гофрированная ламинированная лента.
9.Защитная оболочка (полиэтилен или материал, не распространяющий горение)

33.

Несанкционированный доступ к информации в ВОЛС
Вывод оптического сигнала при: Изгибе,
Растяжении,
Акустическом воздействии

34.

Формирование канала утечки
Сердечник оптоволокна для съема
Основное оптоволокно

35.

Новые технологии передачи данных по оптоволокну
Технология мультиплексирования по длинам волн (спектральное разделение
каналов): WDM (Wavelength Division Multiplexing)
По одному оптоволокну на различных длинах волн одновременно
осуществляется передача сигналов, т. е. создаются независимые каналы
передачи.
Количество каналов может составлять несколько десятков или несколько сотен
(«плотное» мультиплексирование, Dense Wavelength Division Multiplexing,
DWDM).

36.

Мультиплексор FMT 9600E на 96 каналов
Расстояние передачи – 100 км.
Скорость на длину волны – 10 Гбит/сек.
Пропускная способность – 960 Гбит/сек. (10х96)

37.

Новые технологии передачи данных по оптоволокну
К сегодняшнему дню уже реализована технология, обеспечивающая
256 каналов по одному волокну.
Теоретические расчеты показали, что предельная скорость передачи
информации по оптоволокну составляет 100 Тбит/с.
Реализованные сегодня на практике скорости составляют около 5 Тбит/с,
а это означает, что волоконно-оптическая техника сегодня еще имеет
значительные перспективы развития.
В Политехническом Университете Гонконга в 2016 г. разработан метод,
позволивший достичь скорости передачи данных по оптоволокну в 240 Гбит/с.
В Техническом университете Дании установили новый мировой рекорд
скорости по оптоволоконному кабелю – 43 Тбит/с.
Использовался новый тип оптоволокна, которое содержит сразу семь
стеклянных сердцевин (при той же общей толщине).

38.

Контрольные вопросы
Классификация физических сред передачи информации.
Единица измерения достоверности передачи данных.
Сколько проводников объединено в кабеле типа UTP и для чего они
скручиваются?
С помощью какого устройства оптоволоконный кабель подключается к
активному сетевому оборудованию и его назначение?
Назовите типы оптоволоконного кабеля.
Укажите преимущества оптоволоконного кабеля по сравнению с «витой парой».
Укажите преимущества кабеля «витая пара» по сравнению с оптоволокном.
Назовите основные правила безопасности при работе с оптоволокном.

39.

Беспроводные сети
Категории:
- взаимодействующие системы;
- беспроводные ЛВС (стандарт 802.11, WiFi);
- беспроводные глобальные сети (стандарт, IEEE 802.16 ).

40. Wi-Fi

Стандарты: IEEE 802.11, IEEE 802.11.b, IEEE 802.11.g, IEEE 802.11.n
полоса радиочастот 2400—2483,5 МГц,
5150 — 5350 МГц
Первый стандарт беспроводных сетей 802.11 был одобрен Институтом
инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) в 1997 году и
поддерживал скорость передачи данных до 2-х Мб\с.
В 1999 г. IEEE одобрила еще два стандарта 802.11a и 802.11b.
Стандарт 802.11a работает в диапазоне 5ГГц со скоростью до 54Мб\с.
Стандарт 802.11b использует диапазон 2.4 ГГц со скоростью до 11Мб\с.
В 2003 г. стандарт IEEE 802.11g на частоте 2.4 ГГц и скоростью 54 Мб/с
2009 г. стандарт IEEE 802.11n на частотах 2.4 и 5 ГГц и скоростью до 600 Мб/с
Новый алгоритм шифрования WPA2

41.

42. Wi-Fi

Wi-Fi— стандарт на оборудование Wireless LAN (2400-2483 МГц)
Преимущества Wi-Fi
Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, может уменьшить стоимость
развёртывания и расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель,
например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут
обслуживаться беспроводными сетями.
Wi-Fi-устройства широко распространены на рынке. А устройства разных
производителей могут взаимодействовать на базовом уровне сервисов.
Wi-Fi сети поддерживают роуминг, поэтому клиентская станция может
перемещаться в пространстве, переходя от одной точки доступа к другой.
Wi-Fi — это набор глобальных стандартов. В отличие от сотовых телефонов, WiFi оборудование может работать в разных странах по всему миру.

43. Wi-Fi

Недостатки Wi-Fi
– Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных
странах неодинаковы;
– Самый популярный стандарт шифрования WEP может быть
относительно легко взломан даже при правильной конфигурации;
– Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. Типичный домашний
Wi-Fi маршрутизатор стандарта 802.11b или 802.11g имеет радиус
действия 45 м в помещении и 90 м снаружи;
– Неполная совместимость между устройствами разных
производителей или неполное соответствие стандарту может
привести к ограничению возможностей соединения или уменьшению
скорости;
– Уменьшение производительности сети во время дождя;
– Перегрузка оборудования при передаче небольших пакетов данных
из-за присоединения большого количества служебной информации;
– Малая пригодность для работы приложений использующих медиапотоки в реальном времени (например протокол RTP, применяемый
в IP-телефонии)

44.

Распределение диапазона
2,400 - 2,4835 ГГц
Канал
Частота
1
2,412
2
2,417
3
2,422
4
2,427
5
2,432
6
2,437
7
2,442
8
2,447
9
2,452
10
2,457
11
2,462
12
2,467
13
2,472
При использовании нескольких точек доступа
рекомендуется использовать расстояние минимум
в 2-3 канала.
Чтобы полностью устранить интерференцию
сигналов, нужно использовать
каналы 1, 6 и 11.

45.

(2400-2483 МГц, 13 каналов)
Анализатор сетей Wi-Fi

46.

Анализатор сетей Wi-Fi

47.

Беспроводные сети
Высокоскоростной беспроводной доступ к Интернет WiMAX (802.16e)
частотный диапазон от 2 до 11ГГц
пропускная способность до 75Mб/с
радиус действия до 45 км
масштабируемость до нескольких тысяч пользователей
WiMAX подходит для решения следующих задач:
Соединения точек доступа Wi-Fi друг с другом и другими сегментами
Интернета;
Предоставления высокоскоростных сервисов передачи данных и
телекоммуникационных услуг;
Создания точек доступа, не привязанных к географическому положению.
Технологии LTE и WiMAX2 (IEEE 802.16m) были официально признаны
беспроводными стандартами связи четвёртого поколения 4G Международным
союзом электросвязи на конференции в 2012 году.

48.

Спутниковая связь
Геостационарные спутники (высота 35 800 км.)
Геостационарная орбита — круговая, спутник обращается вокруг планеты с
угловой скоростью, равной скорости вращения Земли вокруг оси, и постоянно
находится над одной и той же точкой на земной поверхности.
Для охвата всей поверхности Земли необходимо 3 спутника.
Средневысотные спутники (высота 18 000 км.)
Низкоорбитальные спутники (высота 1000 км.)
Система Iridium построена на 66 спутниках
Система Globalstar построена на 48 спутниках
Навигационные системы:
GPS (США) – 20183 км,
Galileo (Европа) – 23224 км,

49.

50.

Спутниковая связь
ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС).
Основа системы 24 спутника, на высоте 19100 км.
Принцип измерения аналогичен американской системе GPS (NAVSTAR).
Байконур, 26 октября 2007 года. Старт ракеты-носителя
«Протон-К», выводящей на орбиту три спутника «Глонасс-М».

51.

https://www.glonass-iac.ru/

52.

53.

Структурированная кабельная система
Кабельная система: Совокупность телекоммуникационных кабелей, шнуров и
коммутационных устройств, предназначенных для подключения к информационновычислительной системе различных сетевых устройств.
Структурированная кабельная система (СКС): Мультисервисная кабельная система
иерархической структуры, состоящая из стандартизированных элементов и позволяющая
гибко адаптироваться и переключаться для решения различных задач.
СКС - кабельная система, имеющая следующие четыре четких признака:
• стандартизованные структуру и топологию;
• стандартизованные компоненты (кабели, разъемы, коммутационные устройства,
коммутационные шнуры);
• стандартизованные электромагнитные характеристики линий и каналов
связи, которые могут быть созданы с помощью СКС ( затухание, полоса
пропускаемых частот, задержка сигналов и ряд других);
• стандартизованные методы управления (администрирования) кабельной
системой.

54.

Структурированная кабельная система
Преимущества использования СКС:
1. Универсальность и гибкость
Одни и те же кабели и разъемы могут быть использованы для соединения
между собой активных блоков различных радиоэлектронных систем: ЛВС,
телефонной связи, видеонаблюдения, охранной сигнализации и др.
2. Возможность легкого расширения сети
Простыми и быстрыми переключениями коммутационных шнуров СКС
приспосабливается:
• к изменениям организационной структуры предприятия (создание и
ликвидация отделов, увеличение или сокращение численности персонала);
• к передислокации сотрудников и подразделений;
• к смене типов оборудования и его поставщиков.
3. Эффективное обслуживание
Не нужны отдельные специалисты по кабельным проводкам телефонных,
охранных, компьютерных и иных систем.
4. Надежность, экономическая эффективность
Интеграция систем на основе СКС может существенно снизить затраты на
строительство (14%) и эксплуатацию здания (34%).

55.

Структурированная кабельная система
СТАНДАРТЫ:
EIA/TIA-568-А (американский стандарт 1991 г.);
ISO/IEC 11801 (международный 1995 г.);
EN 50173 (европейский 1995 г.).
В стандартах приводятся спецификации по следующим областям:
- среда передачи данных,
- топология,
- допустимая длина кабелей,
- интерфейс подключения пользователей,
- кабели и соединительная аппаратура,
- пропускная способность,
- практика установки.

56.

Структурированная кабельная система
Российские стандарты по СКС:
ГОСТ Р 53246-2008 Информационные технологии (ИТ). Системы кабельные
структурированные. Проектирование основных узлов системы.
Общие требования
Стандарт устанавливает общие требования проектирования основных элементов
СКС на основе витой пары и волоконно-оптических компонентов.
Разработан с учетом положений международного стандарта ИСО/МЭК 11801:2002
ГОСТ Р 53245-2008 Информационные технологии (ИТ). Системы кабельные
структурированные. Монтаж основных узлов системы. Методы испытания
Стандарт устанавливает порядок и проведение приемочных испытаний при
вводе в эксплуатацию СКС.
Введены в действие с 1.01.2010 г.

57.

Структурированная кабельная система
Российские стандарты по СКС:
ГОСТ Р 58238-2018 Слаботочные системы. Кабельные системы. Порядок и нормы
проектирования. Общие положения.
ГОСТ Р 58240-2018 Слаботочные системы. Кабельные системы. Горизонтальная
подсистема структурированной кабельной системы. Основные положения.
ГОСТ Р 58241-2018 Слаботочные системы. Кабельные системы. Магистральная
подсистема структурированной кабельной системы. Основные положения.
ГОСТ Р 58750-2019 Слаботочные системы. Кабельные системы. Защита кабельной
системы. Основные положения.
ГОСТ Р 59317-2021 Слаботочные системы. Кабельные системы. Телекоммуникационные
пространства и помещения. Система внешнего подключения здания. Общие требования.
ГОСТ Р 59318-2021 Слаботочные системы. Кабельные системы. Кабельные системы на
основе витой пары и оптоволокна. Общие требования.

58.

Структурированная кабельная система
Российские стандарты по СКС:
ГОСТ Р 59320-2021 Слаботочные системы. Кабельные системы. Магистральная
подсистема структурированной кабельной системы. Наружный сегмент.
Общие требования.
ГОСТ Р 70065-2022 Слаботочные системы. Кабельные системы. Топология слаботочных
кабельных систем. Общие положения.
ГОСТ Р 70304-2022 Слаботочные системы. Кабельные системы. Взаимосвязь подсистем
структурированной кабельной системы. Общие положения. Введен с 1.01.2023 г.
ГОСТ Р 70305-2022 Слаботочные системы. Кабельные системы. Структурированные
кабельные системы. Основные характеристики. Введен с 1.01.2023 г.

59.

Стандарт ISO/IEC IS 11801 (последняя версия 2010 года)
Стандарт содержит 13 разделов, 9 приложений объем – 136 страниц
Стандарт ISO/IEC 11801:2002 полезен для трех групп специалистов:
• пользователей и владельцев СКС;
• строителей (проектировщиков, инженеров, архитекторов);
• разработчиков радиоэлектронной аппаратуры.
Стандарт опирается на промышленные стандарты:
по электрическим и оптическим кабелям и коннекторам;
по инсталляции и тестированию кабельных систем;
приложений и руководства по специфическим приложениям.

60.

Стандарт ISO/IEC IS 11801
В целом стандарт ISO/IEC 11801:2002 специфицирует требования к кабельной
системе, которые охватывают:
• структуру, топологию и минимальную конфигурацию СКС;
• интерфейсы на информационных розетках;
• электромагнитные характеристики и параметры отдельных кабельных линий
и каналов;
• инсталляцию кабельной системы и варианты ее реализации;
• электромагнитные характеристики компонентов кабельной системы, которые
необходимы для достижения максимальных расстояний, определенных
стандартом;
• процедуры сертификации и установления соответствия кабельной системы
данному стандарту.

61.

Стандарт ISO/IEC IS 11801
Статья 1 - применимость стандарта Статья 2 - ссылки на нормативные документы
Статья 3 – термины
Статья 4 - критерии соответствия стандарту
Статья 5 - структура универсальной кабельной системы:
CD
BD
FD
FD
Магистраль кампуса
BD
FD
FD
BD
FD
Магистраль здания
(Вертикальные
подсистемы)
FD
(ТО)
TO- розетки
FD-распределитель этажа BD-распределитель здания
Магистрали
этажей
(Горизонтальные
подсистемы)
Места
пользователей
CD-распределитель кампуса

62.

Структура СКС
Стандарт ISO/IEC IS 11801
РУТ — распределительное устройство территории (CD);
РУЗ — распределительное устройство здания (BD)
РУЭ — распределительное устройство этажа (FD);
ТК — точка консолидации (патч-панель CP) ИР — информационная розетка (TO).

63.

Горизонтальная подсистема
Кабель UTP
Шкаф (стойка)

64.

Структура СКС
Стандарт ISO/IEC IS 11801
Понятие СКС – мнемоническое правило, выражаемое формулой «4-3-4»:
• «4» — четыре признака СКС — стандартизованные:
1) структура и топология,
2) компоненты,
3) электромагнитные характеристики,
4) методы администрирования;
• «3» — три подсистемы СКС:
1) магистральная подсистема территории,
2) магистральная подсистема здания,
3) горизонтальная подсистема;
• «4» — четыре вида функциональных элементов:
1) кабели,
2) распределительные устройства всех рангов,
3) информационные разъемы (соединители),
4) точки консолидации.

65. Корпоративная сеть СамГУ

66.

Стандарт ISO/IEC IS 11801
Статья 6 – реализация кабельной системы
Полный перечень необходимых для создания СКС изделий:
1. Кабели
2. Распределительные устройства
Функциональные
3. Информационные разъемы
компоненты
4. Точки консолидации
вспомогательные средства и компоненты:
5. Кабелепроводы (лотки, трубы, декоративные короба и т. п.)
6. Крепеж (шурупы, дюбели и т. п.)
7. Средства маркировки (метки, принтеры и т. п.)
8. Пространства (шкафы, стойки, полки и т. п.)
специализированные инструмент и оборудование:
9. Специализированный инструмент
10. Специализированное измерительное оборудование (для наладки и
тестирования каналов и линий)
11. Программно-аппаратные средства для администрирования СКС.

67.

Стандарт ISO/IEC IS 11801
Статья 7 – требования к пропускной способности
Статья 8 – требования к кабелям
Статья 9 – требования к соединительной аппаратуре
Статья 10 – требования к экранированию и заземлению
Статья 11 – администрирование кабельной системы
Международные требования к администрированию СКС впервые изложены
в статье 11 стандарта ISO/IEC 11801:1995, а с 1999 г. — в отдельном стандарте
на администрирование СКС — ISO/IEC 14763-1:1999

68.

Стандарт ISO/IEC IS 11801 (1995 год)
Требования к администрированию СКС
Администрирование СКС — это система управления кабелями и соединениями.
Она дает возможность однозначно идентифицировать ее компоненты по типу,
по местоположению в зданиях, по использованию и другим нужным критериям.
Как минимум, должны быть обеспечены следующие записи:
• для кабелей — местоположение конечных точек, тип, номер, число пар или
волокон;
• для розеток — идентификатор, тип, местоположение;
• для распределительных устройств — идентификатор, назначение, тип, местоположение, соединения;
• для чертежей — план этажа, показывающий местоположение информационных
розеток, распределительных устройств, кабелепроводов.

69.

Пример документирования СКС

70.

Схема прокладки коробов СКС

71.

Схема прокладки информационных кабелей СКС

72.

Схема прокладки магистральных электрических кабелей СКС

73.

Схема прокладки электрических кабелей СКС

74.

Результаты тестирования

75.

Аксессуары кабельных систем
Стойка
ширина 19" (483 мм),
высота кратна модулю U (unit)
1 unit = 1,75" (44,5 мм)
Напольный и настенный
шкафы
коммутационные панели
(patch panel)
средства организации кабелей

76.

Аксессуары кабельных систем
Монтаж оборудования в напольных шкафах

77.

Монтаж без соблюдения норм СКС
Монтаж по нормам СКС

78.

Аксессуары кабельных систем
Профили коробов:

79.

Особенности построения СКС для передачи информации
ограниченного доступа
Национальные стандарты России:
ГОСТ Р 50739-95 Средства вычислительной техники. Защита от НСД к
информации. Общие технические требования.
ГОСТ Р 51583-2014 Защита информации. Порядок создания
автоматизированных систем в защищенном исполнении. Общие положения.
ГОСТ Р 56093-2014 Защита информации. Автоматизированные системы в
защищенном исполнении. Средства обнаружения преднамеренных силовых
электромагнитных воздействий. Общие требования.
ГОСТ Р 56103-2014 Защита информации. Автоматизированные системы в
защищенном исполнении. Организация и содержание работ по защите от
преднамеренных силовых электромагнитных воздействий. Общие положения.
ГОСТ Р 56115-2014 Защита информации. Автоматизированные системы в
защищенном исполнении. Средства защиты от преднамеренных силовых
электромагнитных воздействий. Общие требования.

80.

Основой для создания защищенной СКС являются:
1. Минимизация уровня внешнего излучения от кабельных трасс
(использование экранированных или оптических кабелей)
2. Использование технических решений, обеспечивающих устранение
наводок в соседних кабелях или их маскировку
(зашумление с помощью генераторов шума, создающих вокруг кабелей
маскирующее шумовое электромагнитное поле)
3. Применение специальных проектных и организационных решений,
устраняющих или затрудняющих НСД к кабелям и сетевому
оборудованию.
Сдача в эксплуатацию СКС для передачи защищаемой информации
разрешается только после ее аттестации на соответствие требованиям
безопасности.

81.

Основные виды НСД к кабельной системе:
1. Подключение к кабелям вертикальной или горизонтальной подсистем СКС
2. Подключение к информационным розеткам на рабочих местах
3. Подключение к портам коммутационного оборудования
4. Подключение за счет изменения схемы физических соединений.

82.

Основные организационно-технические мероприятия:
1. Использование системы видеонаблюдения за трассами и оборудованием
2. Физическое отделение трасс и оборудования от сети открытой связи
3. Расположение оборудования в закрывающиеся на замки шкафах
4. Предупреждение возможности несанкционированного физического
подключения к розеточным модулям (механическая блокировка свободных
розеток и пачкордов с обеих сторон)
5. Применение специальных видов исполнения кабельных каналов
(короба с возможностью открывания с помощью специального инструмента,
прокладка кабелей внутри строительных конструкций)
6. Охрана технических помещений с коммутационным оборудованием
(видеонаблюдение, датчики движения, датчики открывания дверей, замки
повышенной секретности)

83.

Основные организационно-технические мероприятия:
7. Введение специальных процедур проведения регламентных и ремонтных
работ
8. Разработка плана действий в критических ситуациях и вариантов ликвидации
угроз НСД
9. Допуск к работам на кабельных трассах и коммутационном оборудовании
только уполномоченных лиц
10. Обязательная проверка корректности выполнения изменений в схеме
кабельной проводки и оборудовании
11. Обеспечение конфиденциальности информации о защищенной СКС
(согласно ГОСТ Р 51583-2014 )

84.

Кабель «витая пара»
Коннектор RJ-45

85.

Варианты обжима кабеля в коннекторе RJ-45
Вариант 568В
Вариант 568А

86.

Патч-панель

87.

Розетка (под RJ-45)

88.

Инструмент для
Разделки «витой
пары»

89.

Инструмент для
разделки
коаксиального
кабеля

90.

Трансивер

91.

Коммутатор со встроенными оптическими модулями

92.

Средства тестирования кабельной системы:

93.

Fujikura FSM-80S
Предназначен для сварки всех типов
оптических волокон
Рефлектометр FOD-7005
Позволяет провести полный анализ волокна,
обнаружить места неправильной укладки,
чрезмерные изгибы трассы и напряженные
участки кабеля

94.

Прецизионный скалыватель
оптических волокон
Комплект инструментов для разделки
оптического кабеля

95.

SWIFT
Печь для сварки всех типов
оптических волокон

96.

Оптический пигтейл (pigtail) – короткий отрезок оптического волокна,
оконцованный с одной стороны оптическим коннектором.

97.

Настенный шкаф для разделки оптоволоконного кабеля

98.

Настенный шкаф для разделки оптоволоконного кабеля

99.

Оптические патч-корды

100.

Контрольные вопросы
Каковы уровни иерархии структурированной кабельной системы в ЛВС и
рекомендованные типы кабеля для них?
Какова максимальная длина кабеля «витая пара» 5 категории между узлами
в СКС?
Назовите основные аксессуары кабельных систем.
В чем преимущества и недостатки сетей стандарта Wi-Fi?
Сколько каналов выделено в частотном диапазоне Wi-Fi?
В чем преимущества и недостатки низкоорбитальных спутников?

101.

Учебные фильмы:
Изготовление оптоволоконного кабеля:
http://www.youtube.com/watch?v=QTSCTBM37X0
Механическое сращивание оптоволокна:
http://www.youtube.com/watch?v=Dw7rHtCftA8
Сварка оптоволокна1:
http://www.youtube.com/watch?v=mnYtVLqOGYs
Сварка оптоволокна2:
http://www.youtube.com/watch?v=x4RZaJiFz_c
Разварка оптического кросса:
http://www.youtube.com/watch?v=SrnRN3NDG6U
Разварка оптической муфты
http://www.youtube.com/watch?v=GZTUuTO1mM0
Обжим коннектора RJ-45:
http://www.youtube.com/watch?v=cQdHjlcEVlk
Обжим коаксиального кабеля:
http://www.youtube.com/watch?v=QHEgt99mTkY
Спутниковая навигация
http://galileo-tv.ru/node/1916