Структурированные кабельные системы (СКС)

1.

Структурированные кабельные системы
(СКС)
Петнев Денис Андреевич
Инженер 2 категории ЛС
службы связи
ООО «Газпром трансгаз Томск»
1
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

2.

СКС
Структурированная кабельная система это универсальная
телекоммуникационная инфраструктура здания или
комплекса зданий, обеспечивающая передачу сигналов
всех типов, включая речевые, информационные, видео.
СКС может быть установлена прежде, чем станут
известны требования пользователей, скорость передачи
данных, тип сетевых протоколов.
СКС представляет собой основу локальных компьютерных
и офисных телефонных сетей и завоевывает все большее
признание благодаря ряду преимуществ —
универсальности, удобству эксплуатации и надежности
2
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

3.

СКС
Базовыми стандартами структурированных кабельных
систем являются:
ANSI/TIA/EIA-568 Стандарт телекоммуникационных кабельных систем
коммерческих зданий
ISO/IEC 11801 Информационные технологии. Структурированная кабельная
система для помещений заказчиков.
ГОСТ Р 53245 (Информационные технологии. Системы кабельные
структурированные. Монтаж основных узлов системы. Методы испытания)
ГОСТ Р 53246 (Информационные технологии. Системы кабельные
структурированные. Проектирование основных узлов системы. Общие
требования структурированные кабельные системы
3
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

4.

Понятие СКС
СКС — это универсальная телекоммуникационная кабельная система
офисного здания, предназначенная для поддержки функционирования
широкого круга приложений:
• компьютерных, телефонных и телевизионных сетей
• систем пожарной и охранной сигнализации
• систем видеонаблюдения и т.д.
Признаки СКС:
• Имеет стандартизованную структуру и топологию
• Использует компоненты (кабели, распределительные устройства,
разъемы и т.д.) только из определенного стандартом закрытого перечня
• Обеспечивает стандартизованные параметры (затухание, ширину полосы
пропускаемых частот и др.) линий связи, организованных с ее помощью
• Управляется (администрируется) стандартизованными методами
:
4
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

5.

Преимущества СКС
- Обеспечивает подключение любого стандартного
активного и пассивного оборудования, поддерживает
любое стандартное приложение своего класса.
- Позволяет в широких пределах менять топологию без
замены существующей сети. Возможна поддержка
работы разнообразных нестандартных приложений с
помощью адаптеров.
- Обладает высокой экономичностью за счет большой
продолжительности эксплуатации без морального
устаревания.
- Имеет высокую надежность, обеспечивает простоту
перехода к перспективным высокоскоростным
протоколам простой заменой активного оборудования без
реконструкции кабельной системы.
5
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

6.

Подсистемы СКС
Полномасштабная СКС подразделяется на три
подсистемы:
Подсистема внешних магистралей
Подсистема внутренних магистралей здания
Горизонтальная подсистема
Коммутация подсистем между собой и их подключение к
активному сетевому оборудованию осуществляется в
кроссовых (территории – КВМ, здания – КЗ, этажа – КЭ).
Это обеспечивают возможность создания трактов с
различной топологией: "шина", "звезда", "многократное
соединение" или "кольцо".
6
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

7.

Подсистема внешних магистралей
Кабели подсистемы внешних магистралей связывают между собой отдельные
здания, которые находятся на общей территории (в кампусе)
Если СКС устанавливается только в одном здании, то подсистема внешних
магистралей отсутствует.
7
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

8.

Подсистема внутренних магистралей здания
Кабели подсистемы внутренних
магистралей:
- связывают между собой отдельные
этажи здания;
- и/или пространственно разнесенные
помещения в пределах одного этажа.
Если СКС обслуживает один этаж, то
подсистема внутренних магистралей
может отсутствовать.
8
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

9.

Горизонтальная подсистема
Горизонтальная подсистема включает в себя кроссовые панели,
горизонтальный кабель и пользовательские информационные розетки, а также
шнуры различного назначения.
Реализуется в большинстве случаев на основе симметричного кабеля
9
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

10.

Особенности подсистем
Подсистема внешних магистралей реализуется в основном на
оптическом кабеле.
В подсистеме внутренних магистралей одинаково часто
используются оптический и симметричный кабели.
Горизонтальная подсистема в подавляющем большинстве
случаев строится на 4-парных симметричных кабелях.
Все подсистемы строятся по одинаковым принципам, что
облегчается проектирование, строительство и текущую
эксплуатацию СКС
10
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

11.

Точка консолидации (ТК)
Точка консолидации представляет собой особое оборудование для соединения,
которое используется только в горизонтальных подсистемах во время монтажа
СКС и устанавливается между телекоммуникационными розетками и
распределительными пунктами на этаже здания.
Минусы
снижение надежности СКС;
• ухудшение электромагнитных
параметров линий;
11
увеличение помех.
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

12.

Постоянная линия и канал
Патчкорд
ИР
Постоянной линией (permanent link)
называется отрезок линейного кабеля
с установленными на обоих его
концах
коммутационными
устройствами
(панелями
и
информационными розетками).
Трактом или каналом (Channel)
называется полный путь передачи
сигнала от разъема до разъема
активного сетевого оборудования
(например, от рабочей станции до
коммутатора.
12
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

13.

Коммутация
Данная разновидность формирования
тракта
предполагает
подключение
коммутационного патчкорда к панели и
активному сетевому оборудованию без
промежуточной панели отображения.
Этот
способ
коммутации
наиболее распространённый
вариант построения СКС.
13
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

14.

Витая пара
"Витая пара" (twisted pair) – это кабель на медной основе, объединяющий в оболочке одну или
более пар проводников. Каждая пара представляет собой два перевитых вокруг друг друга
изолированных медных провода. Кабели данного типа зачастую сильно отличаются по качеству
и возможностям передачи информации. Соответствия характеристик кабелей определенному
классу или категории определяют общепризнанные стандарты (ISO 11801 и TIA-568).
14
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

15.

Витая пара
Расшифровка обозначений
По рекомендуемому стандарту ISO/IEC 11801:2002 rev.2 предполагается, что
вид внутренней структуры кабеля этого типа должен обозначаться видом
XX/XXX, где слева указывается вид общего экрана, а справа вид
индивидуального экрана и кабеля. Для витой пары последние две буквы
всегда будут TP — twisted pair.
Вид общего экрана может обозначаться как одним, так и двумя
символами, а индивидуального только одним, означающими:
SF (braid and foil screened) — двойной, оплетка и фольга;
S (braid screened) — имеет вид оплетки;
F (foil screened) — из фольги;
U (unscreened) — отсутствует.
15
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

16.

Витая пара
Кабели типа F/UTP
Кабели этого вида имеют общее экранирование из фольги (F),
но витые пары неэкранированные (UTP).
16
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

17.

Витая пара
Кабели типа SF/UTP
Кабели этого вида имеют общее экранирование из оплетки
(S), а также общий экран из фольги (F). Но витые пары
неэкранированные (UTP).
17
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

18.

Витая пара
Кабели типа S/FTP
Кабели этого вида имеют общее экранирование с оплеткой
(S). Витые пары защищены фольгой (FTP).
18
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

19.

Витая пара
Кабели типа F/FTP
Кабели этого вида имеют общее экранирование из фольги (F).
Витые пары также экранированы фольгой (FTP).
19
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

20.

Витая пара
UTP — самый простой и нежный кабель. Не защищен от внешних помех, а также не
любит растягивание. Зато он мягкий и хорошо сгибается. Подходит для дома и
офиса.
FTP — то же самое, но с дополнительным экранированием. То есть, все пары
закутаны в фольгу. Имеет те же физические плюсы и минусы первого варианта,
только более устойчив к помехам. Такие кабели — минимум для использования в
производственных помещениях с посторонними помехами.
STP — все то, что есть в предыдущих, плюс защитная металлическая оплетка.
SFTP — каждая пара завернута в собственную фольгу, а общий провод защищен
металлической оплеткой.
U/FTP — каждая пара в фольге, остальное все как у UTP.
F/FTP — для каждой пары фольга, плюс общая для всего провода.
SF/FTP — каждая пара экранирована, плюс весь провод защищен металлической
оплеткой, а для жесткости добавляют стальную проволоку. Это провод для
построения длинных трасс.
20
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

21.

Витая пара. Категории кабелей
21
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

22.

Витая пара
Кат.1 (частота 0,1 МГц): это форма проводки, которая используется для стандартной телефонной проводки (POTS) или для ISDN.
Кат.2 (частота 1 МГц): это была форма проводки, которая использовалась для сетей Token Ring 4 Мбит / с.
Кат.3 (частота 16 МГц): используется для сетей передачи данных, использующих частоты до 16 МГц. Она была популярна для
использования с сетями Ethernet 10 Мбит / с (100Base-T), но теперь заменена кабелем Cat.5.
Кат.4 (частота 20 МГц): можно использовать для сетей, несущих частоты до 20 МГц. Она часто использовалась в сетях Token Ring 16
Мбит / с.
Кат.5(частота 100 МГц): сетевой кабель, который широко используется для сетей 100Base-T и 1000Base-T, поскольку он обеспечивает
производительность, позволяющую передавать данные на скорости 100 Мбит / с и немного больше (125 МГц для 1000Base-T)
Ethernet. Кабель Cat.5 заменил версию Cat.3 и в течение ряда лет стал стандартом для кабелей Ethernet. Кабель 5 категории устарел
и поэтому не рекомендуется для новых установок.
Кат.5e(частота 125 МГц): имеет немного более высокую частотную спецификацию, чем кабель Cat.5, так как ее производительность
увеличивается до 125 Mbps.
Кат.6(частота 250 МГц): обеспечивает значительное улучшение производительности по сравнению с Cat.5 и Cat.5e. В процессе
производства кабели намотаны более плотно, и они часто имеют внешнюю фольгу или экранирующую оплетку. Кабели Cat.6 могут
технически поддерживать скорость до 10 Гбит / с, но могут делать это только на расстоянии до 55м.
Кат.6a(частота 500 МГц): «a» обозначает «Augmented, с англ. дополненная», эта категория была пересмотрена в 2008 году. Кабели
категории 6a способны поддерживать в два раза большую максимальную пропускную способность и более высокие скорости
передачи при более длинных сетевых кабелях. Используются экранированный кабель, который достаточен для устранения
перекрестных помех. Однако это делает их менее гибкими, чем кабель Кат.6.
Кат.7(частота 600 МГц): международный стандарт ISO 11801, класса F. Он состоит из четырех индивидуально экранированных пар
внутри общего экрана. Скорость передачи данных до 10 Гбит/с.
Кат.7а(частота 1000 МГц): международный стандарт ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Общий экран и экраны вокруг
каждой пары (F/FTP или S/FTP).
Кат.8.1(частота 1600-2000 МГц): экранирование минимум U/FTP или F/UTP, полная совместимость и взаимозаменяемость с классом
EA (категорией 6A) при использовании разъёмов 8P8C. Категория 8.1 поддерживает скорости 25 Гбит/с и 40 Гбит/с.
22
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

23.

Витая пара
Традиционную маркировку под разъём под наименованием «RJ-45»
правильнее представлять в виде 8P8C, где есть указание на количество
входящих в её состав коннекторных позиций. Обозначение 8P (Position) как раз
свидетельствует о том, что для подключения кабеля потребуется восемь жил.
В то время как 8C – это признак того, что при присоединении будут
использованы
все
восемь
контактов
(Contact).
23
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

24.

Витая пара
В соединениях до 100 Мбит/с данные передаются только двумя парами: одна
занимается отправкой сигнала (называют TX), другая приемом (RX). То есть, Transfer и
Receive. Причем в каждой паре оба провода работают в одном направлении. Только по
одному бежит положительное напряжение, а в другом — отрицательное. Остальные
пары задействуются под нужды PoE (подключение IP-камер), телевидения или
телефонии. Для работы высокоскоростных линий задействуют все четыре пары.
24
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

25.

Сбалансированность пары
Сбалансированность пары является фактически определяющей характеристикой качества кабеля,
поскольку влияет на большинство других его свойств. Дело в том, что электромагнитное (Electro
Magnetic - EM) поле наводит электрический ток в проводниках и образуется вокруг проводника при
протекании по нему электрического тока. Взаимодействие между EM-полями и токонесущими
проводниками может оказывать отрицательное воздействие на качество передачи сигнала. В
обоих же проводниках сбалансированной пары электромагнитные помехи (em1 и em2) наводят
одинаковые по амплитуде сигналы, (S1 и S2) находящихся в противофазе. За счет этого
суммарное излучение "идеальной пары" стремится к нулю.
25
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

26.

Затухание
Важнейшим параметром передачи, характеризующим уровень сигнала на приемном конце,
является «Затухание» (Attenuation, ATT), также называемое «Вносимые потери» (Insertion Loss, IL).
Этот параметр показывает, на сколько дБ уменьшается мощность сигнала, при прохождении его
по линии. Оно нормируется на длину 100 м (максимальная длина участка в СКС по стандартам) и
прямо пропорционально длине линии. Общая величина затухания определяет уровень сигнала на
приеме. Затухание увеличивается с ростом частоты вследствие поверхностного эффекта в
проводниках.
26
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

27.

NEXT
«Переходное затухание на ближнем конце» (Near-end crosstalk, NEXT) показывает, насколько дБ
затухает помеха, переходя из одной пары кабеля в другую и приходя на ближний, по отношению к
передатчику, конец линии. Большая величина этого параметра говорит о затухании помехи и,
соответственно, об улучшении соотношения сигнал/шум на приеме. С ростом частоты NEXT
уменьшается, так как силовые линии поля вокруг цепи сигнала чаще пересекают соседние
проводники. Параметр нормируется на 100 м линии, но от длины линии зависит слабо, поскольку
основные переходные помехи приходят с начала линии.
27
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

28.

PSNEXT
«Суммарное переходное затухание на ближнем конце» (Power sum near-end crosstalk loss, PS NEXT).
Рассчитывается или измеряется, как суммарное переходное влияние трех пар кабеля на одну на
ближнем конце.
Суммарные показатели стали применяться в связи с тем,
что
в
новых
технологиях
передача
данных
осуществляется одновременно по нескольким витым
парам.
При тестировании суммарного переходного затухания на
ближнем конце (PS NEXT) измерительный прибор
определяет степень воздействия трех влияющих пар на
четвертую. Это особенно важно для таких технологий, как
Gigabit Ethernet и аналогичных им.
28
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

29.

ACR
Одной из самых важных характеристик, отражающих качество кабеля является разность между
погонным и переходным затуханиями, выражающуюся в децибелах. Чем меньше погонное
затухание, тем большую амплитуду имеет полезный сигнал на конце линии. С другой стороны чем
больше переходное затухание, тем меньше взаимные наводки пар. Таким образом разность этих
двух величин отображает реальную возможность выделения полезного сигнала принимающим
устройством на фоне помех. Для уверенного приема сигнала необходимо чтобы Attenuation
Crosstalk Ratio был не меньше заданного значения, определяемого стандартами для
соответствующей категории кабеля. При равенстве погонного и переходного затухания выделить
полезный сигнал становится теоретически невозможно. Так как характеристика не измеряется, а
является результатом вычислений на основе измерений затуханий, которые в свою очередь
зависят от используемой частоты, ACR должен вычисляться для всего диапазона применяемых
частот.
29
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

30.

FEXT, ELFEXT
FEXT (переходное затухание на дальнем конце) измеряется во всем диапазоне используемых частот
и выражается в децибелах. Параметр FEXT не имеет самостоятельного значения из-за сильной
зависимости от длины.
«Защищенность на дальнем конце» (Equal Level Far-end Crosstalk, ELFEXT) определяется, как
разность «Переходного затухания на дальнем конце» (FEXT) и «Затухания» (ATT). Этот параметр
характеризует соотношение сигнал/шум в цепи на дальнем, по отношению к передатчику, конце
линии. С ростом частоты сильно уменьшается, так как мощность сигнала уменьшается из-за
затухания, а величина помех увеличивается из-за роста переходных влияний.
[В последних версиях некоторых международных стандартов этот параметр называется
ACR-F (Attenuation to Crosstalk loss Ratio Far-end)]
30
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

31.

Возвратные потери (Return Loss)
При передачи сигнала, возникает так называемый эффект отражения сигнала в обратном
направлении. Величина отражения сигнала Return Loss или «возвратные потери"
пропорциональна затуханию отраженного сигнала. Характеристика особенно важна при
построении сетей с поддержкой протокола Gigabit Ethernet, использующего передачу сигналов по
витой паре в обе стороны (полнодуплексная передача). Достаточно большой по амплитуде
отраженный сигнал может искажать передачу информации в обратном направлении. Return Loss
выражается в виде отношения мощности прямого сигнала к мощности отраженного.
31
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

32.

Задержка распространения
«Задержка распространения» (Propagation delay) характеризует время распространения сигнала,
при передаче по отдельным парам. Она определяется в нс на длину линии в 100 м и прямо
пропорциональна длине линии. Нормируется максимальная величина задержки, поскольку она
будет отличаться для различных пар, вследствие разного шага скрутки отдельных пар в кабеле (h)
и, следовательно, разной их физической длины. С ростом частоты задержка незначительно
уменьшается, так как скорость распространения увеличивается..
32
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

33.

Нормы параметров кабеля категории 5е
33
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

34.

Измерения в СКС
Измерения в СКС выполняются на протяжении всего
«жизненного цикла» объекта.
34
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

35.

Измерения в СКС
Измерения в СКС выполняются на протяжении всего
«жизненного цикла» объекта.
Контролируемые параметры делятся на
категории:
Базовые (разводка, короткие замыкания,
обрывы)
Внутренние передаточные (возвратные
потери, затухание, NEXT и ACR, задержка
распространения)
Рекомендуется тестировать по модели
постоянной линии (Permanent Link)
Тестируется 100 % линий
В Обществе принято проводить измерения
согласно ТО-7 (раз в 3 года)
35
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

36.

Кабельный анализатор DTX-1800
Fluke Networks DTX-1800 кабельный
анализатор для сертификации СКС.
Прибор позволяет убедиться, что
структурированная
кабельная
система отвечает заявленным
характеристикам (стандартам) и
сможет обеспечить корректную
работу
оборудования
и
поддерживать
пропускную
способность
соответствующую
определенной категории кабеля.
36
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.

37.

Структурированные кабельные системы
Спасибо за внимание!
37
Корпоративный институт ООО «Газпром трансгаз Томск» 2023г.