Проектирование ЛВС Ювелирный магазин «Эгоист»

Введение

Данная курсовая работа состоит из 2-х основных разделов, которые в общей сложности занимают 56 печатных листа.

Текст курсовой работы сопровождается рисунками, чертежами и таблицами. Расчетно-пояснительная записка содержит рисунки, из них 2 рисунка формата А4 и таблицы. Рисунки формата А4 выполнены средствами программы MS Visio.

В первом реферативном разделе представлен материал по теме «Особенности построения СКС».

Во втором разделе выполнено проектирование локальной КС (моста) Ювелирный магазин «Эгоист». Курсовая работа включает в себя выбор сетевого ТО, создание проекта расположения средств ЛВС на плане помещений предприятия, расчет стоимости оборудования и работ по внедрению ЛВС.

1. Что такое «СКС».

Аббревиатура «СКС» расшифровывается как «структурированная кабельная система» (SCS, Structured Cabling System). Дать однозначное толкование понятию «структурированная кабельная система» практически невозможно, т.к. это объемный и сложный комплекс понятий, соглашений, стандартов, рекомендаций и требований, предъявляемых к современной телекоммуникационной инфраструктуре.

В рамках определений международного стандарта ISO/IEC 11 801, СКС это универсальная структурированная телекоммуникационная кабельная система офисного здания, способная поддерживать широкий диапазон приложений. СКС представляет собой универсальную кабельную проводку для локальной сети, проектируемую и устанавливаемую без привязки к их конкретным сетевым технологиям. Поскольку подавляющее большинство локальных сетей устанавливается в офисных зданиях, населенных персоналом с компьютерами и телефонами, существующие стандарты на СКС предполагают, что они будут устанавливаться в зданиях именно такого типа. В случае развертывания сети на промышленных объектах или в жилых зданиях основные положения стандартов на СКС не теряют актуальности, но их применение должно учитывать специфику конкретных условий.

СКС обладает как минимум следующими признаками:

· является универсальной, т. е. дает возможность использовать ее для передачи сигналов основных существующих и перспективных видов сетевой аппаратуры различного назначения;

· позволяет быстро и с минимальными затратами организовывать новые рабочие места и менять топологию трактов передачи без прокладки дополнительных кабельных линий;

· позволяет организовать единую службу эксплуатации;

· создается на этапе строительства здания или переоборудования его помещений под офис и имеет гарантированный срок эксплуатации 10 и более лет.

СКС поддерживает различные телекоммуникационные приложения (передачу речи, данных и видеоизображений), дает возможность применения различных компонентов и продукции различных производителей, а также реализации «мультимедийной среды» (в которой используются несколько типов передающих сред — коаксиал, экранированная и обычная витая пара, оптическое волокно).

Элементами СКС являются взаимозаменяемые кабельные компоненты: кабели и проводники, пассивное коммутационное оборудование (информационные розетки рабочих мест, патч-панели, кроссовое оборудование и принадлежности) служащее для их соединения или физического окончания (терминирования).

Структурированная кабельная система — единая инженерная инфраструктура здания. Она не может быть квалифицирована только как телефонная система, или как ЛВС, или как еще какая-либо структура, предназначенная для поддержки специфического приложения. Ценность и актуальность структурированного каблирования состоит в том, что оно обеспечивает универсальный независимый сервис и подключение любого стандартного оборудования, работу любого стандартного приложения. Возможна реализация и разнообразных нестандартных приложений с помощью применения специальных устройств — адаптеров и конверторов.

СКС является основой информационной инфраструктуры любой организационной единицы и предназначена для организации (автоматизации) рабочих мест ее сотрудников. Типичными примерами таких организационных единиц являются бизнес-центры, административные корпуса и административно-бытовые комплексы, финансовые учреждения, министерства и другие органы государственного управления различных уровней, здания конструкторских бюро, учебные центры, небольшие офисы и т. д.

Сейчас на основе СКС работают локальные вычислительные сети (ЛВС), учрежденческие и офисные АТС, селекторная связь, Интернет, охранно-пожарные сигнализации и системы контроля и управления доступом, кабельное телевидение и радиофикация, громкоговорящая связь (пейджинг), видеонаблюдение и т. д.

Применение СКС позволяет:

· при относительно высоких начальных вложениях обеспечить существенную экономию полных затрат за счет длительного срока эксплуатации и низких эксплутационных расходов;

· поднять надежность кабельной системы;

· производить смену конфигурации и наращивание комплекса информационно-вычислительных систем офисного здания без влияния на существующую проводку;

· использовать одновременно различные сетевые протоколы и сетевые архитектуры в одной системе;

· комбинировать в единую систему оптические и электрические тракты передачи сигналов;

· устранить путаницу проводов в кабельных трассах;

· создать единую службу эксплуатации;

· за счет наличия стандартизованного интерфейса снабдить средой передачи информации основную массу действующего и перспективного сетевого оборудования различных классов;

· обеспечить за счет принципа построения из отдельных модулей быструю локализацию неисправности, восстановление связи или переход на резервные линии.

2. Принципы построения СКС.

2.1 Топология СКС В основу любой структурированной кабельной системы положена древовидная топология, которую иногда называют также структурой иерархической звезды (рис.1).

Рис. 1. Структурная схема СКС КВМ — кроссовая внешних магистралей;

КЗ — кроссовая здания;

КЭ — кроссовая этажа;

Узлами структуры являются коммутационное оборудование различного вида, которое обычно устанавливается в технических помещениях и соединяется друг с другом и с информационными розетками на рабочих местах витой парой и/или оптическими кабелями. Стандарты не регламентируют тип коммутационного оборудования, определяя только его параметры. Для монтажа и дальнейшей эксплуатации коммутационного оборудования необходимы технические помещения. Все кабели, входящие в технические помещения, обязательно заводятся на коммутационное оборудование, на котором осуществляются все необходимые подключения и переключения в процессе строительства и текущей эксплуатации кабельной системы. Это обеспечивает гибкость СКС, возможность легкой переконфигурации и адаптируемости под конкретное приложение.

Основой для применения именно иерархической звездообразной топологии является возможность ее использования для поддержки работы всех основных сетевых приложений.

2.2 Технические помещения Технические помещения, необходимые для построения СКС и информационной структуры предприятия, в целом делятся на аппаратные и кроссовые.

Аппаратная — техническое помещение, в котором наряду с с коммутационным оборудованием СКС располагается сетевое оборудование коллективного пользования (АТС, серверы, коммутаторы, маршрутизаторы). Если основной объем установленных в этом помещении технических средств составляет оборудование ЛВС, то его иногда называют серверной, а если учрежденческая АТС и системы внешних телекоммуникаций — узлом связи. Большие аппаратные оборудуются фальшполами, системами пожаротушения, кондиционирования и контроля доступа.

Кроссовая — помещение, в котором размещается коммутационное оборудование СКС, сетевое и другое вспомогательное оборудование. Желательно ее размещение вблизи вертикального стояка, оборудование телефоном и системой контроля доступа. При этом уровень оснащения кроссовой оборудованием является более низким по сравнению с аппаратными.

Аппаратная может быть совмещена с кроссовой здания (КЗ). В этом случае его сетевое оборудование может подключаться непосредственно к коммутационному оборудованию СКС. Если аппаратная расположена отдельно, то ее сетевое оборудование подключается к локально расположенному коммутационному оборудованию или к обычным информационным розеткам (ИР) рабочих мест. В кроссовую внешних магистралей (КВМ) сходятся кабели внешней магистрали, подключающие к ней другие КЗ. В КЗ заводятся внутренние магистральные кабели, подключающие к ним кроссовые этажей (КЭ). К КЭ, в свою очередь, горизонтальными кабелями подключены информационные розетки рабочих мест. В качестве дополнительных связей, увеличивающих гибкость и живучесть системы, допускается прокладка внешних магистральных кабелей между КЗ и внутренних магистральных кабелей между КЭ (обозначены пунктиром).

кабель локальный вычислительный сеть Рис. 2. Пример структуры СКС с привязкой к зданиям КВМ — кроссовая внешних магистралей;

КЗ — кроссовая здания;

КЭ — кроссовая этажа;

ТП — точка перехода;

—- возможные избыточные кабельные связи ИР — информационные розетки рабочих мест.

Во всей СКС может быть только одна КВМ, а в каждом здании может присутствовать не более одной КЗ. Допускается объединение КВМ с КЗ, если они расположены в одном здании. Аналогично КЗ может быть совмещена с КЭ, если они расположены на одном этаже. Если плотность рабочих мест на этаже или его части мала, то в качестве исключения допускается подключение к КЭ горизонтальных кабелей смежных этажей.

2.3 Подсистемы СКС В самом общем случае СКС, согласно международному стандарту ISO/IEC 11 801, включает в себя три подсистемы:

· подсистема внешних магистралей (campus backbone cabling), состоит из внешних магистральных кабелей между КВМ и КЗ, коммутационного оборудования в КВМ и КЗ, к которому подключаются внешние магистральные кабели, и коммутационных шнуров и /или перемычек в КВМ. Подсистема внешних магистралей является основой для построения сети связи между компактно расположенными на одной территории зданиями (campus). На практике эта подсистема достаточно часто имеет физическую кольцевую топологию, что дополнительно обеспечивает увеличение надежности за счет наличия резервных кабельных трасс. Из этих же соображений подсистема внешних магистралей иногда реализуется по двойной кольцевой топологии. Если СКС устанавливается автономно только в одном здании (или его части), то подсистема внешних магистралей отсутствует;

· подсистема внутренних магистралей (building backbone cabling), содержит проложенные между КЗ и КЭ внутренние магистральные кабели, подключенное к ним коммутационное оборудование в КЗ и КЭ, а также коммутационные шнуры и /или перемычки в КЗ. Кабели рассматриваемой подсистемы фактически связывают между собой отдельные этажи здания и/или пространственно разнесенные помещения в пределах одного здания. Если СКС обслуживает один этаж, то подсистема внутренних магистралей может отсутствовать;

· горизонтальная подсистема (horizontal cabling), образована внутренними горизонтальными кабелями между КЭ и информационными розетками рабочих мест, самими ИР, коммутационным оборудованием в КЭ, к которому подключаются горизонтальные кабели, и коммутационными шнурами и /или перемычками в КЭ.

Рассматриваемое здесь деление СКС на отдельные подсистемы применяется независимо от вида или формы реализации сети, то есть оно будет одинаковым, например, для офисной и производственной сети.

В самом общем случае СКС, согласно действующим редакциям международных нормативно-технических документов, включает в себя восемь компонентов:

· линейно-кабельное оборудование подсистемы внешних магистралей;

· коммутационное оборудование подсистемы внешних магистралей;

· линейно-кабельное оборудование подсистемы внутренних магистралей;

· коммутационное оборудование подсистемы внутренних магистралей;

· линейно-кабельное оборудование горизонтальной подсистемы;

· коммутационное оборудование горизонтальной подсистемы;

· точки перехода;

· информационные розетки;

В подавляющем большинстве случаев подключение к СКС сетевого оборудования производится с помощью коммутационного шнура (патч-корда). В некоторых ситуациях кроме шнура может понадобиться адаптер, обеспечивающий согласование сигнальных и механических параметров оптических или электрических разъемов СКС и сетевого оборудования. Например, адаптеры применяются для подключения к СКС сетевого оборудования с интерфейсами V.24 (RS-232C), устройств кабельного телевидения, а также дополнительных приложений, которые разрабатывались для других кабельных систем.

2.4 Коммутация в СКС Принципиальная особенность любой СКС состоит в том, что коммутация в ней, в отличие от электронных АТС и сетевого компьютерного оборудования, всегда производится вручную коммутационными шнурами и перемычками. Наиболее важным следствием такого подхода является то, что функционирование СКС принципиально не зависит от состояния электропитающей сети.

2.5 Принципы администрирования СКС Принципы администрирования (иначе управления) СКС целиком и полностью определяются ее структурой. Различают одноточечное и многоточечное администрирование. Под многоточечным администрированием понимают управление СКС, которая построена по классической архитектуре иерархической звезды. Основным признаком этого варианта является необходимость выполнения переключения минимум двух шнуров в общем случае изменения конфигурации. Использование данного принципа гарантирует наибольшую гибкость управления и возможность адаптации СКС для поддержки новых приложений.

Архитектура одноточечного администрирования применяется в тех ситуациях, когда требуется максимально упростить управление кабельной системой и может использоваться только для СКС, установленных в одном здании и не имеющих магистральной подсистемы. Ее основным признаком является прямое соединение всех информационных розеток рабочих мест с единственным техническим помещением. Одноточечное администрирование может быть использовано только в небольших сетях и упрощает процесс управления кабельной системой благодаря выполнению всех коммутаций шнурами в одном месте.

2.6 Кабели СКС Одним из удачных способов повышения технико-экономической эффективности кабельных систем офисных зданий является минимизация типов кабелей, применяемых для их построения. В СКС согласно международному стандарту ISO/IEC 11 801 допускается использование только:

· симметричных электрических кабелей на основе витой пары в экранированном и неэкранированном исполнении;

· одномодовых и многомодовых оптических кабелей.

Электрические кабели на основе витой пары используются в основном для создания горизонтальной разводки. По ним передаются как телефонные сигналы и низкоскоростные данные, так и данные высокоскоростных приложений. Применение оптических решений в горизонтальной подсистеме в настоящее время встречается достаточно редко, хотя их доля растет очень быстрыми темпами. В подсистеме внутренних магистралей электрические и оптические кабели применяются одинаково часто, причем электрические кабели предназначены для передачи главным образом телефонных сигналов и данных с тактовыми частотами до 1 МГц, тогда как оптические кабели обеспечивают передачу данных высокоскоростных приложений. На внешних магистралях оптические кабели играют доминирующую роль.

Для перехода с электрического кабеля на оптический в технических помещениях устанавливается соответствующее сетевое оборудование (преобразователи среды или медиаконверторы), которое обычно обслуживает групповое устройство (сетевой коммутатор, выносной модуль АТС, контроллер инженерной системы здания и т. п.). Прямое использование волоконно-оптического кабеля для передачи телефонных сигналов и низкоскоростных данных является экономически нецелесообразным и применяется в тех ситуациях, когда другие решения невозможны или же выдвигаются особые требования в отношении защиты информации от несанкционированного доступа. Поэтому для улучшения технико-экономической эффективности сети в целом процесс преобразования низкоскоростного электрического сигнала в оптический обычно совмещается с мультиплексированием.

Для построения горизонтальной подсистемы стандартами допускается применение экранированного и неэкранированного кабелей. Экранированный кабель потенциально обладает лучшими электрическими, а в некоторых случаях и прочностными характеристиками по сравнению с неэкранированным. Однако этот кабель является очень критичным к качеству выполнения монтажа и заземления, имеет заметно большую стоимость и худшие массогабаритные показатели. Поэтому пока основным кабелем для передачи электрических сигналов по СКС, являются кабели на основе неэкранированных витых пар.

Многомодовые волоконно-оптические кабели используются в основном в качестве основы подсистемы внутренних магистралей. Одномодовые волоконно-оптические кабели рекомендуется применять только для построения длинных внешних магистралей.

2.7 Классы приложений, категории кабелей и разъемов СКС Действующая редакция стандарта ISO/IEC 11 801 подразделяет все виды приложений, которые могут обмениваться данными по витым парам, на 7 классов: A, B, C, D, E, F и G.

Класс, А считается низшим классом, а класс G высшим. Для приложений каждого класса определяется соответствующий класс линии связи, который задает предельные электрические характеристики линии, необходимые для нормальной работы приложений соответствующего и более низкого класса (табл. 1).

Таблица 1. Соответствия категорий кабелей и соединителей классам приложений К приложениям оптического класса относятся те из них, которые используют в качестве среды передачи сигнала оптический кабель. На момент принятия стандарта ширина полосы пропускания для таких приложений не являлась ограничивающим фактором.

Приложения класса Е и компоненты СКС категории 6 первоначально имели нормируемые характеристики до частоты 200 МГц, которая впоследствии была увеличена до 250 МГц. Необходимость расширения частотного диапазона гарантируемых параметров была обусловлена требованием обеспечения потенциальной возможности поддержки функционирования двухпарных вариантов интерфейсов Gigabit Ethernet. Класс F и компоненты категории 7 рассчитываются на частоты до 600 МГц. Выбор последнего значения не в последнюю очередь обусловлен широким распространением аппаратуры АТМ со скоростью передачи 622 Мбит/с, а также необходимостью поддержки передачи сигналов многоканального аналогового телевидения с верхней граничной частотой 550 МГц.

Для построения трактов категории 6 используются кабели всех типов (экранированные и неэкранированные). В качестве соединителя применяется, в основном, модульный разъем RJ-45. Линии категории 7 и 8 при современном состоянии уровня техники могут быть реализованы только на кабеле с экранированными парами.

Линии электрической связи СКС должны быть собраны из кабелей и других компонентов с характеристиками не хуже той категории, на которую они рассчитаны. Данное правило имеет также и обратное действие в отношении категорий до 5е включительно: линия связи, собранная из компонентов определенной категории, поддерживает работу всех приложений своего и более низкого классов.

Стандарты ISO/IEC 11 801 и TIA/EIA-568-A определяют, что линии связи СКС будут соответствовать требованиям определенной ими категории при соблюдении следующих трех условий:

· технические характеристики всех кабелей, разъемов и соединительных шнуров этой линии соответствуют требованиям этой категории, или превышают их;

· линия связи спроектирована с учетом требований стандартов (т.е. соблюдены ограничения на длины кабелей, количество точек коммутации и т. д.);

· монтаж выполнен в полном соответствии с требованиями стандартов.

2.8 Ограничения на длины кабелей и шнуров СКС Стандарты ISO/IEC 11 801 и TIA/EIA-568 устанавливают ограничения на максимальные длины кабелей и соединительных шнуров горизонтальной и магистральных подсистем (табл.2).

Таблица 2. Максимальные длины кабельных трактов в зависимости от типа кабеля и класса приложения Длина кабеля горизонтальной подсистемы установлена равной 90 м (плюс 10 м на соединительные шнуры). Выбор именно этого значения произведен, исходя из возможностей витой пары, передавать сигналы наиболее массовых (на момент принятия стандартов) высокоскоростных приложений типа Fast Ethernet. В случае реализации горизонтальной разводки на волоконно-оптическом кабеле длина кабельной трассы ограничена величиной 90 м из тех соображений, что она гарантированно позволяет выполнить ограничения протокольного характера сетей Fast Ethernet по максимальному диаметру коллизионного домена.

Основным назначением подсистемы внутренних магистралей является объединение в единое целое технических помещений в пределах одного здания. Соответственно, максимальная длина кабеля такой магистрали устанавливается стандартами равной 500 м.

Подсистема внешних магистралей, которая объединяет отдельные здания, может включать в себя кабели максимальной длиной 1,5 км. Дополнительно оговаривается, что максимальная длина магистральных кабелей между кроссовой этажа и кроссовой внешних магистралей не может превышать 2000 м (500 м кабеля внутренней и 1500 м кабеля внешней магистрали) при условии применения коммутационных и оконечных шнуров стандартной длины. В случае использования одномодового кабеля указанное значение может быть увеличено до 3000 м. При современном состоянии уровня волоконно-оптической техники с использованием обычной серийной аппаратуры это расстояние может быть равным 100 и более километрам. Однако при необходимости обеспечения связи на столь большие расстояния стандартами предполагается, что для передачи информации будут использоваться линии и каналы связи общего пользования различных телекоммуникационных операторов.

2.9 Дополнительные варианты топологии СКС Горизонтальная подсистема СКС при ее реализации на кабелях из витых пар может быть построена по четырем различным схемам, которые приведены на рисунке.

Рис. 3. Варианты организации горизонтальной подсистемы КЭ — кроссовая этажа;

ИР — информационная розетка;

ТП — точка перехода;

MUTO — многопользовательская телекоммуникационная розетка;

ТК — точка консолидации;

Наиболее часто применяется первая из них, которая образована непрерывным кабелем максимальной длиной 90 м, соединяющим информационную розетку ИР и коммутационную панель в кроссовой этажа КЭ.

Во втором варианте тракт передачи образуется из кабелей двух различных типов, но с эквивалентными передаточными характеристиками. Эти кабели соединяются между собой в так называемой точке перехода ТП. Согласно международному стандарту ISO/IEC 11 801 здесь возможны две комбинации типов таких кабелей: «многопарный + четырехпарный» и «круглый + плоский» с одинаковым количеством пар. Точка перехода реализуется на обычном коммутационном оборудовании, однако его запрещается использовать для выполнения операций администрирования кабельной системы и для подключения активных сетевых устройств любого назначения. В соответствии с этим в точке перехода никогда не должны применяться коммутационные и оконечные шнуры.

Последние два варианта построения горизонтальной подсистемы СКС ориентированы, в первую очередь, на применение в так называемых «открытых офисах», т. е. в рабочих помещениях большой площади, которые разделены на отдельные секции специализированной мебелью или легкими некапитальными перегородками. Общим отличительным признаком таких офисов являются частые перемещения сотрудников и изменения конфигураций рабочих мест. В открытых офисах могут применяться многопользовательские телекоммуникационные розетки MUTO (Multi-User Telecommunication Outlet) и точки консолидации ТК.

Под многопользовательской розеткой MUTO понимается розетка, которая обслуживает несколько пользователей. Такой элемент выделяется в отдельный вид оборудования и устанавливается на колоннах и стенах здания, под фальшполом, в напольных коробках и, достаточно редко, в пространстве между капитальными и подвесными потолками. Максимальная длина оконечного шнура, соединяющего розетку MUTO с сетевым оборудованием на рабочем месте не должна превышать 20 м (длина горизонтального кабеля при этом не должна превышать 70 м, а сумма длин коммутационных шнуров в кроссовой 7 м).

Таким образом, суммарная длина оконечного и коммутационного шнуров в открытом офисе может достигать 27 м против 10 м в случае обычного офиса, что сопровождается заметным увеличением гибкости кабельной системы. При этом за счет соответствующей корректировки длины горизонтального кабеля в сторону уменьшения максимальное суммарное затухание тракта передачи сигнала в обоих случаях оказывается одинаковым.

Точка консолидации ТК в открытом офисе является прямым аналогом точки перехода традиционной топологии. От нее к отдельным розеткам рабочего места протягиваются короткие отрезки горизонтального кабеля, которые являются продолжением основного кабеля сегмента. Решения на основе ТК рекомендуется применять в тех случаях, когда перемещения сотрудников возможны, но не столь часты по сравнению с розетками MUTO.

Аналогично традиционной кабельной разводке в любой горизонтальной линии открытого офиса запрещается использование более одной точки перехода в виде розеток MUTO и КТ, а в консолидационной точке не допускается подключение активного оборудования и выполнения операций администрирования.

Отдельно отметим топологии СКС с централизованным администрированием, которые относятся к случаю построения разводки внутри одного здания полностью на оптическом кабеле. Основная идея состоит в предоставлении проектировщику СКС возможности отказа в данной ситуации от жесткого деления кабельной разводки на горизонтальную подсистему и подсистему внутренних магистралей с их объединением в единое целое и переход, за счет этого, от двухуровневой звездообразной топологии к простой одноуровневой.

Применение принципа централизованного администрирования позволяет:

· значительно увеличить управляемость ЛВС за счет появления возможности формирования любых заранее заданных рабочих групп на физическом уровне без использования виртуальных соединений;

· сосредоточить все активное оборудование в одном месте, что увеличивает защищенность от несанкционированного доступа к информации, уменьшает потребности в высокоскоростных каналах и упрощает процедуру проведения эксплуатационных измерений;

· значительно сократить или даже полностью (в некоторых случаях) отказаться от выделенных помещений для кроссовых этажей.

Актуальность практического использования централизованного администрирования резко возросла в связи с массовым внедрением в широкую инженерную практику волоконно-оптической техники передачи сигналов, которая не накладывает на длины высокоскоростных каналов физического 90-метрового ограничения витой пары.

2.10 Принцип расщепления кабеля (Cable Sharing).

Основным типом кабеля горизонтальной подсистемы современной СКС является 4-парная «витая пара». Большинство наиболее распространенных в настоящее время среднескоростных (Ethernet 10Base-T, Token Ring) и высокоскоростных (Fast Ethernet 100Base-TX, TP-PMD, ATM) приложений требуют для работы только две витых пары. Остальные две пары не используются и некоторыми типами сетевых интерфейсов просто замыкаются на землю, то есть для них являются фактически бесполезными. Уровень электрических характеристик горизонтальных кабелей, требуемый действующими редакциями стандартов, принципиально позволяет передавать по таким кабелям сигналы одновременно нескольких (двух, а в некоторых случаях трех или даже четырех) приложений с пренебрежимо малым уровнем влияния друг на друга. Подобное техническое решение по использованию горизонтального кабеля представляет собой адаптацию методов использования магистральных кабелей на область горизонтальной разводки и называется принципом разделения или расщепления кабеля.

Для практической реализации принципа расщепления кабеля разработан и внедрен в серийное производство достаточно большой набор различных специализированных элементов, которые могут быть разделены на следующие группы:

· Y-адаптеры, а также сдвоенные и строенные балуны;

· двойные адаптерные вставки;

· разветвительные шнуры;

· монтажные шнуры специального вида;

· сдвоенные и строенные розеточные модули, позволяющие выполнять на них разводку одного кабеля.

Все перечисленные выше решения, за исключением последних двух, позволяют, в случае необходимости, легко вернуться к стандартному 4-парному варианту организации горизонтального участка тракта передачи электрического сигнала, то есть не затрагивают свойство универсальности кабельной системы.

Стандарты не выдвигают никаких особых требований к оборудованию, используемому для реализации рассматриваемого принципа, за исключением применения отличительной маркировки розеток.

Использование такого принципа организации СКС наиболее выгодно в сетях небольшого и среднего размера, в основном, по двум причинам:

· затраты на горизонтальную проводку составляют относительно большую величину — одновременная передача по одному кабелю сигналов двух приложений обеспечивает заметную экономию капитальных финансовых затрат на организацию сети;

· в таких сетях задача применения сверхвысокоскоростных приложений типа Gigabit Ethernet, требующих для своей работы одновременно четырех пар, является существенно менее актуальной из-за относительно меньшего объема передаваемой информации, а ожидаемая проблема нехватки тракта передачи сигналов отодвигается на неопределенно далекую перспективу.

Однако данное решение мало популярно в России по следующим причинам:

значительная доля российских СКС строится в соответствии с требованиями стандарта TIA/EIA-568-A (-B), который не допускает одновременную передачу сигналов двух приложений по одному горизонтальному кабелю;

принцип расщепления кабеля наиболее эффективен в системах с индивидуальной экранировкой отдельных пар, которые по причинам экономического характера устанавливается существенно реже систем без такой экранировки (большая стоимость элементной базы и трудоемкость монтажа не компенсируется экономией затрат за счет меньшего количества прокладываемых кабелей).

Относительно большое распространение в нашей стране имеет только решение на основе Y-адаптера или функционально аналогичной ему адаптерной вставки некоторых СКС, которые применяются для передачи по одному кабелю сигналов Ethernet 10Base-T и аналогового телефона в небольших и достаточно часто несертифицируемых сетях.

2.11. Экранированная проводка: миф, или реальность В последнее время все больше внимания уделяется электромагнитной совместимости (ЭМС) информационных систем, использующих кабели на экранированных (STP) и неэкранированных (UTP) витых парах. Бытует мнение, основанное на традиционных представлениях об экранировании, что физически «экранированный» кабель, безусловно, менее восприимчив к помехам и обладает меньшей излучающей способностью, чем «неэкранированный». Однако многочисленные исследования показывают, что восприимчивость к помехам и излучательная способность этих кабелей практически не различаются.

Электромагнитная совместимость является показателем способности кабельной системы минимизировать уровень излучаемой энергии и быть устойчивой к шумовым помехам от внешних источников. Важно помнить, что ЭМС определяется качеством как кабельной системы, так и сетевого оборудования. Если установлено активное оборудование посредственного качества, то кабельная система с превосходными рабочими характеристиками не может улучшить ЭМС. И наоборот, кабель с плохими рабочими характеристиками может стать причиной ухудшения ЭМС систем, где установлено первоклассное сетевое оборудование.

Кроме нежелательного излучения, в кабельных системах могут возникнуть проблемы с восприимчивостью к шумовым помехам. Невосприимчивость кабельной системы к шуму — это ее способность противостоять воздействию таких помех, которые могут создаваться передающими антеннами радиостанций и электронными устройствами, например принтерами или электроприборами, такими, как электродвигатели и коммутаторы.

В UTPи STP-кабелях применяются разные методы уменьшения шумовых помех. В неэкранированных кабелях для снижения восприимчивости к шумовым помехам основной упор делается на улучшение сбалансированности пар в кабеле. Когда характеристики UTP-кабелей приближаются к идеальным, шумовые сигналы, наведенные на отдельные проводники пары, выравниваются и приемник, способный обнаруживать только разницу напряжений на проводниках, становится невосприимчивым к шумовым помехам. Таким образом, даже не прибегая к защите с помощью физического «экрана», можно достичь максимальной невосприимчивости кабельной системы к шуму.

При использовании экранированных кабелей невосприимчивость их к шуму и контроль над ней обеспечиваются с помощью сложной и дорогостоящей аппаратуры. Поле шумовой помехи наводит в металлическом экране кабеля ток, при стекании которого на землю к обоим проводникам пары, несущим полезный сигнал и расположенным внутри экрана, прикладывается напряжение, одинаковое по амплитуде и фазе. По мере приближения качества экрана к идеальному два результирующих тока будут уменьшаться, компенсируя влияние шумовых помех.

Существует сложная взаимозависимость между восприимчивостью к шумовым помехам и нежелательным излучением. Идеально сбалансированная кабельная система обладает абсолютной невосприимчивостью к шуму и не испускает электромагнитного излучения (в случае если и передатчик и приемник также идеально сбалансированы).

Однако в реальных условиях, когда сигнальные проводники «открыты» для несбалансированных шумовых токов, мы наблюдаем не только наведенный шум на стороне приемника, но и эффект контурной антенны, создаваемый несбалансированным током. Следовательно, несбалансированная передающая система на витой паре или неправильно заземленная STP-система будут не только излучать нежелательные электромагнитные поля, но сама подвергнется шумовым помехам от внешних источников.

Невосприимчивость к электромагнитным помехам — главный критерий при определении рабочих характеристик установленной системы (часто его выражают с помощью параметра BER (bit-error-rate — частота битовых ошибок). Ухудшение рабочих характеристик в ЛВС может значительно увеличить время реакции на запрос, а в экстремальных ситуациях даже привести к аварии.

Неэкранированный кабель на витых парах состоит в основном из четырех пар одножильных медных проводников калибра 24 AWG (диаметр 0,511 мм), которые помещают в изолирующие пластиковые оболочки, изготовленные, как правило, из термопластичного поливинилхлорида (ПВХ) или полиэтилена. Обычно изолированные пары имеют различный шаг витков, что повышает сбалансированность пар и улучшает переходное затухание между ними — NEXT.

Экранированный кабель состоит из витых пар, помещенных в экранирующую трубку из тонких луженых проволочек или фольги. Экранировать можно каждую пару или весь кабельный пучок. Цель экранирования каждой пары — уменьшение излучения, повышение невосприимчивости к шумовым помехам и улучшение значения параметра NEXT. Экранирование всего кабельного пучка снижает общий уровень излучения и повышает невосприимчивость кабеля к шумовым помехам. В этом случае значение параметра NEXT не улучшается. Кабели, экранированные только оболочкой из фольги, подвержены влиянию низкочастотного шума, например от мощных электродвигателей. Кроме того, такое экранирование увеличивает затухание сигнала в кабеле из-за добавочной емкости между экраном и витыми парами.

Многие проектировщики СКС, а также конечные пользователи убеждены в том, что высокие рабочие характеристики кабельных систем на основе экранированной витой пары объясняются наличием физического «экрана». Но наличие экрана само по себе не гарантирует достаточной невосприимчивости к шуму. Следует серьезно заниматься внешним экранированием вдоль всей линии, так как безобидные на первый взгляд соединения оказывают значительное влияние на общую эффективность экранирования. Любой неправильно заземленный экран, будет вести себя как антенна, излучающая электромагнитные поля и воспринимающая шумы. Экранированные кабели должны быть правильно разделаны с обоих концов, и по всей длине кабельной системы необходимо поддерживать целостность экрана, что сильно удорожает процесс монтажа. Любое же нарушение экрана ухудшает невосприимчивость кабеля к шуму до такой степени, что может вызвать искажения сигнала. Даже хорошо сбалансированная линия передачи с неправильно разведенной системой экранирования подвергается шумовым помехам больше, чем совсем неэкранированная.

Современные UTP-кабели, предназначенные для высокоскоростных приложений, в которых жестко выдержаны технологические допуски, обеспечивают характеристики по ЭMC, сравнимые с такими же характеристиками систем на основе STP-кабелей с хорошим экранированием. В реальных рабочих условиях качественный неэкранированный кабель на витых парах имеет такие же высокие рабочие характеристики по невосприимчивости к шуму, как и экранированный кабель.

2.12 Гарантийная поддержка современных СКС Современная СКС является сложным высокотехнологичным продуктом, рассчитанным на эксплуатацию в течение продолжительного времени. В этой связи особо важное значение приобретает система гарантий производителя СКС на свою продукцию и установленную систему. Действующие редакции стандартов не предписывают каких-либо жестких правил в этой области, и только стандарт ISO/IEC 11 801 рекомендует устанавливать продолжительность гарантии не менее чем 10 лет. Указанное значение выбрано не в последнюю очередь из-за того, что среднестатистический срок между двумя косметическими ремонтами в зданиях офисного типа, после которого обычно производится перекладка кабельной системы, составляет примерно 9 лет.

В настоящее время производители СКС применяют различные виды гарантий. Их можно разделить на четыре основных группы:

1. Гарантия на компоненты.

2. Системная гарантия.

3. Гарантия работы приложений.

4. Обобщенная гарантия:

4.1 Расширение списка приложений.

4.2 Увеличение длины базовой линии.

Классическим видом гарантии является гарантия на компоненты, или базовая гарантия. Она означает, что все компоненты кабельной системы не имеют производственных дефектов и при использовании по назначению в соответствии с техническими условиями, не потеряют своих потребительских качеств на протяжении определенного периода времени с момента покупки. Обычный срок гарантии на компоненты составляет пять лет, хотя в последнее время наметилась тенденция увеличения этого значения. Условием получения базовой гарантии является приобретение компонента по официальным каналам в порядке, установленном производителем СКС.

Расширенная, или системная гарантия предоставляется на спроектированную и установленную по всем правилам СКС. Под ней понимается соответствие характеристик смонтированной системы требованиям стандартов. Основная масса производителей определяет срок этого вида гарантии на системы категории 5 в 15−16 лет. Системам, характеристики которых превышают требования категории 5, гарантийный срок обычно увеличивается до 20 лет, а некоторыми производителями даже до 25 лет. Основные принципы предоставления системной гарантии могут быть сформулированы следующим образом:

· применение в составе системы исключительно компонентов, официально разрешенных для установки в данную конкретную СКС. На использование компонентов, не входящих в официальный перечень разрешенных, в каждом конкретном случае должно быть получено отдельное разрешение производителя;

· построение системы в полном соответствии с требованиями действующих редакций стандартов, то есть без превышения длины кабельных трасс и шнуров, количества соединителей в тракте и т. д.;

· соответствие количества циклов соединения-разъединения разъемов значению, задаваемому стандартами;

· проектирование и построение системы только прошедшим соответствующее обучение и авторизованным персоналом; все изменения и дополнения также должны производиться только авторизованным персоналом.

Некоторые производители СКС выдвигают также дополнительные требования, сводящиеся к необходимости предоставления протоколов измерений, использованию для тестирования только измерительных приборов из определенного перечня и т. д.

Из приведенного выше несложно убедиться в том, что системная гарантия включает в себя также базовую и даже усиливает ее в смысле увеличения гарантийного срока.

Наконец, под гарантией работы приложений понимается способность правильно смонтированной и установленной СКС (т.е. СКС, уже имеющей системную гарантию) поддерживать работу тех или иных приложений.

Гарантия этого вида юридически закрепляет улучшение производителями определенных параметров предлагаемого решения свыше уровня стандартов. Гарантии этой группы имеют две разновидности. Первая из них основана на списке приложений, куда часто включаются такие из них, которые формально не могут поддерживаться стандартной СКС данной конкретной категории. Иногда она предоставляется на поддержку функционирования любого приложения, аппаратура которого изначально спроектирована для работы по СКС той или иной категории. Вторая разновидность расширенной гарантии предполагает возможность увеличения длины так называемого тракта или канала свыше задаваемых стандартом 100 м для конкретных приложений из определенного списка.

Изложенное показывает, что в общем случае гарантия работы приложений показывает потребителю лишь уровень запасов, который разработчик конкретной СКС заложил в свою систему, то есть степень превышения требований стандартов, причем применительно только к какому-либо конкретному приложению или их более или менее обширной группе.

Документом, подтверждающим наличие у СКС гарантии того или иного вида, является сертификат производителя установленного им образца. Сертификат может выдаваться как на собственно СКС, установленную по конкретному адресу, так и владельцу СКС. К сертификату прикладывается регистрационный документ с более или менее полным описанием системы, который может быть дополнен схематическим планом ее структуры, а также результатами ее инструментального тестирования (если эта процедура проводится согласно правилам установки СКС).

Гарантийный ремонт обычно выполняется компанией-инсталлятором конкретной СКС, что в некоторых случаях является одним из условий заключения соответствующего партнерского соглашения между производителем СКС и системным интегратором. В тех случаях, когда эта компания в силу каких-либо причин не может выполнить работы, производитель поручает их проведение другому местному партнеру или же выполняет их самостоятельно.

3. Преимущества СКС.

В настоящее время все большее количество пользователей переходит к применению открытых систем. Выпускаемое активное оборудование проектируется на основе положения, что кабельная часть информационной инфраструктуры соответствует требованиям стандартов, то есть является гарантированно надежной и способной обеспечивать определенные рабочие характеристики. К различным рискам, являющимся следствием нестандартных кабельных систем можно отнести следующие — сетевые рабочие характеристики ниже определенных стандартами; повышенная стоимость внесения каких-либо изменений в систему; неспособность системы поддерживать новые технологии. По мере распространения принципов структурированного каблирования стоимость устанавливаемого сетевого оборудования падает, а эффективность передачи данных растет с экспоненциальной зависимостью.

Попробуем выделить основные преимущества подхода к кабельным системам с позиций СКС, по сравнению со специализированными или нестандартными кабельными разводками (такими как, например, когда телефонную и компьютерную проводку делают независимо, или создают ЛВС поверх существующей телефонной проводки).

1. Структуризация.

Структуризация предполагает разбиение кабельной проводки и ее аксессуаров на отдельные части или подсистемы, каждая из которых выполняет строго определенные функции и снабжена стандартизованным интерфейсом для связи с другими подсистемами и сетевым оборудованием.

В состав любой подсистемы обязательно включается развитый набор средств переключения, что обеспечивает ее высокую гибкость и позволяет создавать сложные структуры с конфигурацией, легко и быстро меняемой и адаптируемой под потребности конкретных приложений. При построении системы используется обобщенный подход без привязки к какому-либо конкретному виду кабеля или коммутационного оборудования. Это дает возможность без каких-либо сложностей на любом уровне одинаково легко применять как оптические, так и электрические технологии передачи сигналов, выбор которых полностью определяется местными условиями и максимальной технико-экономической эффективностью данного конкретного проекта.

2. Универсальность.

Универсальность кабельной системы проявляется в том, что она изначально строится не для обеспечения работы какой-либо конкретной, пусть и весьма распространенной сетевой технологии, а создается на принципах открытой архитектуры с заданным и зафиксированным в стандартах набором основных технических характеристик. При этом в нормативных документах задаются параметры как электрических и оптических кабельных трасс отдельных подсистем, так и их интерфейсов. Это позволяет обеспечить возможность использования кабельной системы для передачи сигналов самых разнообразных приложений в сочетании с сокращением количества типов кабелей до двух: симметричного (из витых пар) и волоконно-оптического. Технический уровень элементной базы, используемой для создания СКС, задается стандартом таким образом, чтобы обеспечить продолжительность эксплуатации кабельной системы минимум в 10 лет.

Коммутация отдельных подсистем СКС друг с другом, а также с активным сетевым оборудованием осуществляется при помощи ограниченного набора шнуров с универсальными разъемами, что значительно упрощает как процесс администрирования, так и адаптацию кабельной системы к различным приложениям.

Возможность использования кабельной проводки СКС сетевой аппаратурой, которая в силу тех или иных причин не поддерживает передачу по симметричному или волоконно-оптическому кабелю, обеспечивается наличием развитой номенклатуры адаптеров и переходников.

За счет перечисленного, СКС поддерживает информационные потоки различной природы и позволяет интегрировать телекоммуникационные службы разного назначения (обмен данными, телефония, видео наблюдение, климат-контроль, кабельное телевидение и т. п.).

3. Избыточность.

Под избыточностью понимается введение в состав СКС дополнительных информационных розеток, количество и размещение которых определяются площадью и топологией рабочих помещений, а не планами размещения сотрудников и расположения офисной мебели. Это позволяет легко организовывать новые рабочие места, а также выполнять перемещения сотрудников и оборудования. Применение принципа избыточности обеспечивает возможность очень быстрой адаптации кабельной системы под конкретные производственные потребности и позволяет не останавливать работу офиса или его части при проведении каких-либо организационных и технических изменений. Поскольку продолжительность эксплуатации СКС в несколько раз превышает аналогичный показатель для остальных компонентов информационной инфраструктуры здания, этот принцип особенно важен. Ведь наращивание кабельной системы, как и ее модернизация при увеличении штата сотрудников или замене телекоммуникационного оборудования крайне нежелательны, т.к. это неизбежно связано с простоями предприятия и большими финансовыми вложениями.

4. Надежность.

Работоспособность и соответствие СКС стандартам в течение всего срока службы гарантируется ее производителем. Но в случае аварии, в СКС, по сравнению с обычными кабельными системами, значительно быстрее происходят такие действия как: локализация неисправного сегмента, переход на резервные линии, проведение ремонтных работ. Все это делается без остановки работы сети в целом и, как правило, силами администратора СКС, без привлечения каких-либо сторонних технических специалистов.

5. Гибкость.

В процессе эксплуатации владелец СКС, никоим образом не затрагивая кабельной проводки инсталлированной кабельной системы и не неся никаких дополнительных расходов, может:

· неоднократно модифицировать программно-аппаратный комплекс своей информационной системы;

· отслеживать и управлять перемещением пользователей в офисе;

· как угодно увеличивать и уменьшать число рабочих мест сотрудников;

· обладая большими площадями создавать новые или модернизировать существующие офисные подразделения и отделы на своей территории,.

· сдавать любые территории в аренду с предоставлением телекоммуникационных услуг и т. д. и т. п.

6. Экономичность.

Изначально большие инвестиции в СКС по сравнению со специализированными кабельными системами быстро окупаются за счет меньших затрат на поддержку и модификацию телекоммуникационной инфраструктуры предприятия. По статистике международной организации BICSI и агентства Yankee Group неполадки в кабельной системе составляют до 70% всех простоев оборудования, что, в свою очередь, может нанести серьезный ущерб организации. Хотя стоимость кабельной системы обычно не превышает 5% стоимости информационной инфраструктуры в целом, ее срок эксплуатации значительно больше времени жизни или морального старения остальных элементов информационной системы (персональные компьютеры и серверы, активное сетевое оборудование, телефонные станции и коммуникационное оборудование, программные средства и т. д. и т. п.).

Таблица 3. Продолжительность эксплуатации и объемы капитальных вложений в различные части информационной инфраструктуры здания Правильное проектирование и инсталляция структурированной кабельной системы — это гарантия надежной долговременной работы предприятия и защита инвестиций заказчика, т.к. кабельная система потенциально служит дольше остальных составляющих информационной инфраструктуры.

7. Долговечность.

СКС обеспечит планомерный и своевременный переход к перспективным высокоскоростным протоколам простой заменой активного оборудования без реконструкции кабельной системы. Стандарты и технологический запас функциональных характеристик СКС гарантируют, что моральное старение инсталлированной кабельной проводки произойдет не ранее срока окончания ее системной гарантии (у большинства производителей СКС такой срок составляет 20 лет). Поэтому постепенная и безболезненная модернизация информационной системы на протяжении очень большого периода времени возможна только при условии достаточной универсальности кабельной системы и запаса ее функциональных характеристик.