SIEĆ OKABLOWANIA STRUKTURALNEGO
KATEGORII 5,6 i 7 WRAZ Z WYDZIELONĄ SIECIĄ ENERGETYCZNĄ
1. Ogólna koncepcja budowy sieci ________________________ 3
1.1 Sieć okablowania strukturalnego_______________________________ 3
1. 1. 1 Okablowanie poziome (Horizontal Subsystem)______________________________ 3
1.1.2 Okablowanie pionowe(Backbone Subsystem)_________________________________ 4
1.1.3 Okablowanie międzybudynkowe (Campus Subsystem)__________________________4
1 .2 Wydzielona sieć energetyczna.__________________________________ 4
2. Opis techniczny okablowania strukturalnego._____________ 5
2.1 Kabel typu czteroparowa skrętka_________________________________ 5
2.2 Podział okablowania na klasy i kategorie.___________________________ 7
2.3 Gniazdo typu RJ 45 oraz podłączanie sprzętu komputerowego._________ 8
2.4 Przełącznica.________________________________________________ 9
2.5 Wieloparowe kable miedziane.__________________________________ 10
2.6 Kable światłowodowe._________________________________________ 10
2.7 Normy określające własności okablowania:_________________________ 12
3. Opis techniczny wydzielonej sieci energetycznej._______________ 13
3. l Topologia sieci energetycznej.____________________________________ 13
3.2 Zasilacz bezprzerwowy (UPS)____________________________________ 14
4. Jakie korzyści płyną z budowy okablowania strukturalnego i wydzielonej sieci
energetycznej.____________________________________________ 15
l. Ogólna koncepcja budowy sieci.
1.1Sieć okablowania strukturalnego
Sieć okablowania strukturalnego składa się następujących elementów:
1.1.1 Okablowanie poziome (Horizontal Subsystem)
Okablowanie poziome zbudowane jest w kształcie gwiazdy. Elementami podstawowymi do budowy okablowania poziomego są : kable (czteroparowa nieekranowana lub ekranowana skrętka), gniazda typu RJ 45, kable podłączeniowe , przełącznice oraz kable krosujące.
W każdej lokalizacji stanowiska roboczego w której przewidujemy aktualnie lub w przyszłości zainstalować sprzęt komputerowy bądź aparat telefoniczny proponujemy instalację podwójnego gniazda logicznego (2xRJ45). W ten sposób na każdym stanowisku roboczym otrzymujemy możliwość podłączenia komputera i telefonu. Każde gniazdo RJ45 połączone jest indywidualnym kablem typu czteroparowa skrętka z przełącznicą. Wszystkie cztery pary kabla zakończone są na gnieździe jak i na przełącznicy. Rozwiązanie takie pozwala uruchamiać dowolne aplikacje sieci komputerowych (10-Base T, RS-232 , Token Ring, Fast Ethernet, 100VG-Any LAN, IBM, FDDI , ATM itp.). System wyposażony jest w pełen zestaw przejściówek i balunów przystosowanych do wszystkich istniejących obecnie aplikacji sieci komputerowych i nie tylko (możliwa jest na przykład transmisja sygnałów telewizyjnych ,alarmowych .sterujących itp.)
Wszystkie kable podłączone do gniazd logicznych systemu okablowania strukturalnego zbiegają się w przełącznicy , gdzie są zakończone blokami lub patch panelami. W szafie przełącznicy umieszczone są również urządzenia aktywne sieci komputerowej , urządzenia teletransmisyjne oraz zakończenia numerów wewnętrznych centrali telefonicznej. Taka organizacja pozwala na bardzo elastyczne zarządzanie siecią komputerową i telefoniczną. Każda zmiana konfiguracji sieci dokonywana jest poprzez proste przełączenie kabli krosujących w przełącznicy.
1.1.2 Okablowanie pionowe(Backbone Subsystem)
Ponieważ ze względów technicznych maksymalna długość kabla łączącego przełącznicę z gniazdem (skrętki) może wynosić 90m , to w wypadku większych budynków konieczne staje się budowanie kilku przełącznic. Elementy okablowania pionowego służą do łączenia przełącznic lokalnych z przełącznicą główną. Typowymi elementami okablowania pionowego są :
* wieloparowe kable do instalacji wewnętrznych (Riser) - przeznaczeniem tych kabli
jest transmisja sygnałów o niższych częstotliwościach (telefony, sygnały sterujące
i alarmowe itp.)
* kable światłowodowe do instalacji wewnętrznych (Fiber Optic) - kable te
przeznaczone są do transmisji danych o dużej częstotliwości ( sieć komputerowa).
Elementami uzupełniającymi system okablowania pionowego są przełącznice światłowodowe oraz wieloparowe bloki pozwalające zakańczać kable typu Riser.
1.1.3 Okablowanie międzybudynkowe (Campus Subsystem)
W przypadku podłączania do sieci osobnych budynków , konieczne jest wykorzystanie światłowodów oraz kabli wieloparowych przeznaczonych do instalacji zewnętrznych. Funkcje spełniane przez te elementy są identyczne jak ich odpowiedników występujących w okablowaniu pionowym.
1.2 Wydzielona sieć energetyczna.
Bardzo dobrym rozwiązaniem związanym z budową sieci informatycznej dla danego obiektu jest budowa wydzielonej sieci energetycznej przeznaczonej do zasilania urządzeń komputerowych. Taka sieć energetyczna pozwala uchronić sprzęt komputerowy od przepięć oraz wahań napięcia powstających w wyniku włączania do zwykłej sieci odbiorników o dużym poborze mocy lub indukujących napięcia (czajniki elektryczne, grzejniki, lampy typu świetlówka itp.)
Sieć taka budowana jest równolegle z siecią logiczną tak aby przy każdym gniazdku logicznym znajdowało się jedno lub dwa gniazda elektryczne. Dodatkowo wydzieloną sieć elektryczną można wyposażyć w bezprzerwowy zasilacz (UPS) pozwalający podtrzymać napięcie w sieci wydzielonej , w przypadku awarii zewnętrznej sieci energetycznej.. Tak zbudowana sieć energetyczna zabezpiecza kosztowny sprzęt komputerowy przed zniszczeniem oraz co jeszcze ważniejsze informacje (dane) przechowywane w sieci informatycznej.
2. Opis techniczny okablowania strukturalnego.
2.1 Kabel typu czteroparo-wa skrętka
Podstawowym medium transmisji sygnałów w okablowaniu strukturalnym jest czteroparowa skrętka. Oznacza to że w jednym kablu biegnie 8 przewodów miedzianych podzielonych na cztery wyróżnione pary. Specjalna budowa kabla (każda para przewodów jest skręcona wokół siebie w specyficzny sposób) pozwala na niezakłóconą transmisję sygnałów o dużej częstotliwości.
Kable te produkowane są w trzech typach:
kabel kategorii 3 (cat.3) - pozwala na transmisję sygnałów do 10 MHz kabel kategorii 4 (cat,4) - pozwala na transmisję sygnałów do 16 MHz kabel kategorii 5 (cat.5) - pozwala na transmisję sygnałów do 100 MHz
kabel kategorii 6 i 7 (cat.6 i cat.7) - pozwala na transmisję sygnałów do 300 MHz lub 600 MHz
Kable kategorii 3,4 i 5 wykonywane są w wersji nieekranowanej i ekranowanej, kable kategorii 6 i 7 wykonywane są tylko w wersji ekranowanej. Ekranowanie nie poprawia własności transmisyjnych, zwiększa się natomiast odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.
Obecnie używane są najczęściej kable kategorii 5 , pozwalające na budowę systemu o bardzo dużej elastyczności i dużych możliwościach instalacji różnych aplikacji sieciowych. Kable kategorii 6 i 7 są nowością technologiczną pozwalającą znaczne zwiększenie szybkości działania sieci komputerowych i stosowanie technologii ATM.
2.2 Podział okablowania na klasy i kategorie.
Poniżej przedstawiamy dwie tabele obrazujące przynależność danego typu okablowania do odpowiedniej klasy i kategorii przy uwzględnieniu typu medium transmisyjnego oraz jego długości.
| Klasa |
Zastosowanie |
| A |
Transmisja sygnałów o małej częstotliwości takich jak: sygnały mowy (telefon) , sygnały sterujące , transmisja danych o częstotliwości do lOOkHz. |
| B |
Transmisja sygnałów o średniej częstotliwości takich jak: ISDN dostęp podstawowy , sygnały sterujące , transmisja danych o częstotliwości do 1 MHz |
| C |
Transmisja sygnałów dużej częstotliwości takich jak: Ethernet , Token Ring itp., transmisja danych o częstotliwości do 16 MHz , |
| D |
Transmisja sygnałów o bardzo dużej częstotliwości takich jak : FDDI , ATM , lOOBase VG itp. , transmisja danych o częstotliwości do 100MHz. |
| E |
Transmisja sygnałów o częstotliwościach do GOOMHz takich jak: Gigabit Ethernet, ATM
622Mbit/s,TPDDI |
| Medium transmisyjne |
Długość kanału transmisyjnego |
| |
Klasa A |
Klasa B |
Klasa C |
Klasa D |
Klasa E |
| Kabel cat.3 |
2km |
200m |
100m |
---------------- |
--------------- |
| Kabel cat.4 |
3km |
260m |
150 m |
---------------- |
--------------- |
| Kabel cat.5 |
3km |
260m |
160 m |
100 m |
--------------- |
| Kabel cat.7 |
>3km |
>260m |
>160m |
>100m |
100m |
2.3 Gniazdo typu RJ 45 oraz podłączanie sprzętu komputerowego.
Okablowanie strukturalne wykorzystuje dla połączeń miedzianych tylko jeden rodzaj gniazda podłączeniowego , jest to gniazdo typu RJ45 . Gniazdo to wraz z kablem typu czteroparowa skrętka tworzą tor transmisyjny. Gniazdka RJ45 podobnie jak kable wykonywane są w kategoriach cat.3 , cat. 4 , cat 5 i cat.6. W używanym obecnie sprzęcie komputerowym i teletransmisyjnym spotkać można różnego typu złącza np.: BNC , DB 25 , TELCO 50 itp.
Aby umożliwić podłączenie do gniazda typu RJ45 sprzętu komputerowego wykorzystującego inny typ złącza zbudowano szeroką gamę adapterów i balunów których zadaniem jest konwersja sygnałów na standard RJ45.
Typowym kablem używanym do podłączenia komputera do gniada RJ45 jest 3 metrowy kabel typu czteroparowa skrętka zakończony z obu końców wtykami RJ45.
2.4 Przełącznica.
W systemie okablowania strukturalnego występuje jedna lub kilka przełącznic. Przełącznice stanowią najważniejszą część systemu okablowania , ponieważ tutaj zbiegają się wszystkie połączenia połączenia kablowe.
Na typową konstrukcję przełącznicy składają się następujące elementy :
* Szafa 19" typu Rack - stojąca lub wisząca szafa metalowa wyposażona w
prowadnice umożliwiające montaż elementów przełącznicy
* Patch Panel lub Blok 100 par - elementy montowane w szafie na których zakańczane są kable miedziane
* Przełącznice światłowodowe - elementy montowane w szafie na których
zakańczane są kable światłowodowe
* Kable krosujące - kable o długości od 0,6m do 3m pozwalające łączyć ze sobą
odpowiednie pola Patch Paneli lub Bloków 100 parowych oraz porty urządzeń
aktywnych.
* Kable krosujące światłowodowe - spełniają podobną rolę jak kable krosujące
miedziane tylko w odniesieniu do połączeń światłowodowych.
W szafach przełącznic montowane są również urządzenia aktywne sieci komputerowych takie jak huby, routery, modemy itp.
2.5 Wieloparowe kable miedziane.
Kable wieloparowe przeznaczone są zasadniczo do budowy łączy pomiędzy przełącznicami lub centralą telefoniczną i przełącznicą. Łącza wieloparowe przeznaczone są do transmisji sygnałów o małej i średniej częstotliwości. Najczęściej wykorzystywanymi kablami są kable o ilości par: 25 , 50 ,100.
Kable wieloparowe produkowane są w dwóch odmianach.
* kable wewnętrzne - przeznaczone do prowadzenia instalacji wewnątrz budynku
* kable zewnętrzne - kable te okryte są płaszczem wzmacniającym ich odporność
mechaniczną oraz wypełnione są specjalnym żelem zapobiegającym zawilgoceniu
kabla
2.6 Kable światłowodowe.
Jak wcześniej zaznaczono kable światłowodowe przeznaczone są do transmisji sygnałów o bardzo dużej częstotliwości na większe odległości. Medium transmisyjnym wykorzystywanym do budowy tych kabli jest specjalnie wykonane pojedyncze włókno szklane. Przez tak wykonane włókno informacje przekazywane są w postaci impulsów świetlnych. W jednym kablu może występować od jednego do kilkudziesięciu włókien.
Identycznie jak miedziane kable wieloparowe kable światłowodowe możemy podzielić na wewnętrzne oraz zewnętrzne. Dodatkowym kryterium podziału kabli światłowodowych jest sposób wykonania włókna i co jest z tym związane sposób rozchodzenia się impulsów świetlnych w tym włóknie. Z tego względu kable światłowodowe można podzielić na:
* kable wielomodowe - sygnał świetlny rozchodzi się we włóknie odbijając się od jego ścianek
* kable jednomodowe - sygnał świetlny przechodzi przez włókno bez odbić.
Użycie kabli jednomodowych jest kosztowne jednak w przypadkach transmisji sygnałów na bardzo duże odległości (kilkadziesiąt kilometrów) , pozwala na transmisję bez użycia wzmacniaczy pośrednich.
Atutami sieci budowanych w oparciu o światłowody są: 4 pełna odporność na zakłócenia elektromagnetyczne
* odporność na wyładowania atmosferyczne
* poufność przesyłanych danych - niemożliwe jest podsłuchiwanie" światłowodu
* bardzo duże prędkości przesyłu informacji
2.1 Normy określaigce własności okablowania:
Polskie Normy nie określają norm dla systemów transmisji danych dlatego stosuje się normy międzynarodowe: Podstawowe normy określające jakie parametry powinno spełniać okablowanie są następujące :
* ISO/IEC DIS 11801 - norma międzynarodowa określająca dopuszczalne parametry
transmisyjne okablowania o impedancji lOOOhm, 120 Ohm i ISOOhm, metody
budowy okablowania oraz wymagania kabli krosowych i instalacyjnych oraz
określa metodykę testowania zainstalowanego kanału transmisyjnego.
4 EIA/TIA 568 (Comertial Building Telecommunications Wiring Standard) - norma amerykańska określająca kompleksowo zagadnienia dotyczące okablowania budynków. Norma ta składa się ze specyfikacji kabli oraz definicji , dodatkowo określa metody pomiarów oraz sposoby uziemiania.
* TSB 36 (Additional Cable Specifications for Unshielded Twisted Pair Connection
Hardware) - norma amerykańska dokonująca podziału kabli nieekranowanych na
kategorie cat.3, cat.4, cat.5 .
* TSB 40 (Additional Specifications for Unshielded Twisted Pair Connection
Hardware) - norma amerykańska zawierająca pełny opis elementów okablowania
lOOOhm.
* SP-2840 (Commertial Building Telecommunications Cabling Standard
ANSI/TIA/EIA) - norma amerykańska łącząca w sobie normy TSB 36, TSB 40 i
EIA/TIA 568. Norma ta dodatkowo określa parametry okablowania wykonanego z
ekranowanej skrętki 150 Ohm oraz parametry linii światłowodowych jedno i
wielomodowych.
4 EN 50167 - norma europejska określająca dopuszczalną średnicę , tłumienie , oraz NEXT (przesłuchy międzykanałowe) kabla poziomego cat.5
* EN 50168 - norma europejska określająca dopuszczalną średnicę , tłumienie , oraz
NEXT kabla krosowego i przyłączeniowego cat.5
* EN 50169 - norma europejska określająca dopuszczalną średnicę , tłumienie , oraz
NEXT kabla pionowego
* EN 50173 - norma europejska dotyczy systemów okablowania ekranowanego i
nieekranowanego. Obejmuje topologię, specyfikację złączy i kabli, zasady
instalacji i testowania.
Dodatkowo okablowanie powinno spełniać wymagania norm EMC (zgodności elektromagnetycznej). Normy te określają wpływ okablowania na środowisko oraz wpływ środowiska na okablowanie.
* EN 55022, EN 50081-1, EN 50081-2 - normy europejskie określające
dopuszczalne wartości emisji promieniowania elektromagnetycznego
* EN55024, EN 50082-1, EN 50082-2 - normy europejskie określające odporność
okablowania na zewnętrzne pola elektromagnetyczne
* EN 60555- norma europejska określająca parametry elektromagnetyczne dla
sprzętu aktywnego.
3. Opis techniczny wydzielonej sieci energetycznej.
3.1 Topologia sieci energetycznej.
Topologia wydzielonej sieci energetycznej podobna jest do topologii okablowania strukturalnego, dlatego w większości przypadków przebieg tras przewodów energetycznych pokrywa się z trasami przewodów okablowania. Przewody energetyczne o sumarycznym prądzie do 20A mogą być prowadzone równolegle do przewodów logicznych , wystarczy tylko zapewnić dodatkową izolację pomiędzy przewodami np. w postaci przegrody w korytku naściennym. Ponieważ większość sprzętu komputerowego zasilana jest poprzez zasilacze impulsowe , które w momencie uruchamiania wprowadzają znaczne obciążenia do sieci do jednego obwodu elektrycznego nie należy podłączać więcej jak 10 urządzeń komputerowych . Dodatkowo sieć energetyczną należy wyposażyć w wyłączniki różnicowo-prądowe , oraz ochronniki przepięciowe.
W celu łatwego zarządzania siecią energetyczną celowe jest budowanie rozdzielnic piętrowych oraz rozdzielnicy głównej , w rozdzielnicach tych instalujemy wszystkie zabezpieczenia i wyłączniki sieci energetycznej.
3.2 Zasilacz bezprzerwowy (UPS)
Budowa wydzielonej sieci energetycznej pozwala na podłączenie do niej centralnego UPSa , który pracując w trybie true on linę" zapewnia prawidłowe parametry napięcia (niezależne od wahań napięcia w sieci zewnętrznej) oraz przy całkowitym zaniku napięcia w sieci zewnętrznej podtrzymuje napięcie w sieci wewnętrznej. Rozwiązanie takie pozwala uniknąć paraliżu informatycznego jaki powstaje zwykle po awarii zasilania.
Zasilacze bezprzerwowe dostępne są w szerokim zakresie mocy (od 400VA do 60kVA) i dobierane w zależności od zapotrzebowania energetycznego danej sieci komputerowej. Większość firm produkujących UPSy dostarcza te urządzenia z bateriami pozwalającymi podtrzymać napięcie przy pełnym obciążeniu przez omiń, 15min , 30 min i 60 min., jest to czas wystarczający na pełne zakończenie wszystkich zadań uruchomionych w sieci komputerowej. W przypadku gdy czas ten jest niewystarczający możliwa jest współpraca UPSa z generatorem prądotwórczym.
4. Jakie korzyści płyną z budowy okablowania strukturalnego i wydzielonej sieci energetycznej.
W obecnie budowanych i istniejących budynkach skupionych jest wiele systemów elektronicznych służących zarówno do transmisji informacji - sieć telefoniczna, komputerowa, telewizyjna, nagłośnienia - jak również do kontroli różnych instalacji niezbędnych w nowoczesnym obiekcie - klimatyzacja, kontrola oświetlenia, zabezpieczenia przeciwpożarowe, systemy nadzoru dostępu i wiele innych. Każdy z wymienionych systemów musi korzystać z sieci kablowej, łączącej poszczególne jego elementy. Niezbędne są również połączenia pomiędzy różnymi systemami, gdyż dopiero integracja systemów w jedną całość pozwala na nazwanie budynku mianem obiektu inteligentnego.
W tradycyjnych realizacjach budynków, okablowania poszczególnych instalacji systemów elektronicznych są wykonywane oddzielnie. W rezultacie :w budynku zakładane jest wiele instalacji kablowych nie mających uniwersalnego zastosowania dokumentacja instalacyjna jest złożona z wielu dokumentacji szczegółowych poszczególnych sieci kablowych całość instalacji jest nieelastyczna i trudna do reorganizacji bez ponoszenia dodatkowych kosztów poszczególne instalacje kablowe wykonywane są przez różnych wykonawców co powoduje problemy w integracji poszczególnych systemów następuje dublowanie tras kablowych budowanych dla poszczególnych instalacji.
Sygnały kontrolne przesyłane w instalacjach budynków są bardzo podobne pod wzglądem typowych napięć i prądów dla sygnałów sieci teleinformatycznych. Zakres napięć nie przekracza zwykle kilkunastu woltów, a używane prądy są zwykle niższe niż l amper. Umożliwia to wykonanie w budynku jednorodnej instalacji kablowej, która może służyć do transmisji sygnałów elektrycznych pochodzących od wszystkich wykorzystywanych systemów. Zalety tak wykonanej instalacji to:
* koncepcja jednorodnego okablowania budynku upraszcza proces planowania
całego systemu kablowego budynku, gdyż projekt całości wykonuje się raz w
oparciu o dokładnie określony schemat postępowania
* instalacja wykonana jest w oparciu o niewielką paletę standardowych elementów,
co upraszcza ich zakup i konserwację
* użytkowanie takiego systemu kablowego jest wygodniejsze, gdyż przeznaczenie
poszczególnych torów transmisji może być dostosowane do potrzeb zależnych
od aktualnego wykorzystania pomieszczeń budynku
* dobrze zaplanowana i wykonana struktura okablowania stałego budynku powinna
być możliwa do wykorzystania przez wiele lat bez istotnej modyfikacji, a co za
tym idzie bez prowadzenia dodatkowych prac montażowych które dezorganizują
pracę instytucji
* czas potrzebny do jednorazowego wykonania instalacji okablowania
strukturalnego jest krótszy od czasu potrzebnego na wykonanie oddzielnie
poszczególnych instalacji
* koszt wykonania sieci okablowania strukturalnego w budynku jest niższy około
10-15% od sumy kosztów wykonania poszczególnych instalacji oddzielnie
odpowiedzialnym za wykonanie całego systemu okablowania jest tylko jeden wykonawca, co upraszcza dokonywanie wszelkich ustaleń techniczno- ekonomicznych system jest przejrzysty, elastyczny i łatwy w administrowaniu, co pozwala na częste dokonywanie zmian w systemie oraz zmniejszenie liczebności służb technicznych.
