Стандарты и преимущества структурированной кабельной системы

Одной из основ работы современного предприятия или компании является информационная инфраструктура. В свою очередь основой такой инфраструктуры выступает структурированная кабельная система (СКС). Рассмотрим, что относится к СКС, для чего она нужна, какие задачи она выполняет, какими стандартами регулируется.

СКС — что это такое?

СКС — универсальная иерархическая кабельная система здания или комплекса зданий. Она служит инфраструктурной основой для построения телекоммуникационных сетей на объектах разного типа и назначения, в том числе учебных, административных зданий, энергетических и промышленных объектов, коммерческих комплексах, транспортных объектах, гостиницах, культурных и других объектов.

Основные элементы, из чего состоит СКС, — это кабели с медными жилами, оптоволоконные кабели, соединительные шнуры, кросс-панели, разъемы, информационные розетки, модульные гнезда. Также в состав системы входит вспомогательное оборудование. Все компоненты интегрированы в структурированную иерархическую систему, которая работает в соответствии с предусмотренными правилами.

Подсистемы СКС

Действующими стандартами предусматривается деление СКС на такие подсистемы структурированной кабельной системы:

• магистральная подсистема комплекса зданий;
• магистральная подсистема здания;
• горизонтальная подсистема.

Каждая из этих подсистем имеет свою топологию, комплектацию и выполняет определенные проектом функции. Интерфейс между подсистемами обеспечивается коммутационно-распределительным оборудованием.

Магистральная подсистема комплекса зданий

Это подсистема первого уровня. Она обеспечивает соединение кабельных систем отдельных зданий, формируя единую сеть. Ее состав включает магистральные кабели и кабельные разъемы. Средой передачи данных служит оптоволоконный или медный кабель.

Магистральная подсистема здания

Это подсистема второго уровня. Она поддерживает связь между горизонтальными подсистемами, соединяя друг с другом распредпункты этажей здания. Ее состав включает информационную и речевую подсистемы структурированной кабельной сети.

Передача данных в информационной подсистеме проводится, как правило, по одномодовому или многомодовому оптоволоконному кабелю. Также часто используетсяся четырехпарный симметричный медный кабель. При длине магистрали не более 90 м для информационных приложений используют медный кабель категории 5. Если длина магистрали превышает 90 м, допускается прокладка только оптоволоконного кабеля.

Для работы речевых приложений в магистральной подсистеме зданий используют многопарные кабели. Такие приложения относятся к низшим категориям СКС, поэтому длина линий может достигать 2-3 километров.

Горизонтальная подсистема

Это подсистема этажа — от этажных распредпунктов до телекоммуникационных розеток на конкретных рабочих местах. Она поддерживает работу локальной сети для абонентов, обеспечивая им доступ к магистральным ресурсам.

Горизонтальная подсистема обеспечивает локальную сеть для абонентов, предоставляет доступ к магистральным ресурсам. Ее состав включает кабели горизонтальной прокладки, коммутационные кабели этажных распредпунктов, распределительные панели, консолидационные точки, телекоммуникационные разъемы. По современным ГОСТ структурированных кабельных систем рекомендовано использование для информационных технологий симметричных кабелей категории не ниже 6/7.

Для передачи данных вещательных коммуникационных технологий (ТВ, радио) применяются коаксиальные кабели с полосой частот до 3 ГГц и защищенные симметричные кабели до 1 ГГц. Кроме этого, прокладывают оптоволоконо.

Основной системой структурированной кабельной системы в этой группе является компьютерная сеть. Поэтому длина канала при любом типе среды передачи данных ограничена величиной 100 метров.

При проектировании и монтаже СКС предусматривают такие характеристики кабелей и коммутационного оборудования, чтобы обеспечить резерв технических параметров. Это позволит дольше использовать систему без дополнительных модификаций.

Особенности структурированных кабельных систем

Современные СКС характеризуют такими основными качествами:

• Универсальность. СКС должна поддерживать единую среду передачи данных, быть совместима с разными приложениями и сертифицированным оборудованием различных брендов.
• Гибкость. При построении используются модульные решения, которые дают возможность легко расширять и масштабировать систему, модифицировать ее, поддерживают удобство коммутации.
• Структурированность. Система делится на разные подсистемы, каждая из которых выполняет строго определенные функции.
• Документирование и стандартизованность. Этим облегчается эксплуатация и администрирование СКС.
• Надежность. Гарантирована полная совместимость и качество всех компонентов системы.

Кроме этого, современные СКС характеризуют долговечностью. При их разработке и внедрении закладывают ресурс многолетней эксплуатации. Часто гарантия достигает 10-25 лет.

Стандарты структурированных кабельных систем

Рабочие характеристики системы, требования к ее разработке и монтажу, администрированию, обслуживанию устанавливают специальные стандарты. Основные виды стандартов СКС, действующих в мире:

• ISO/IEC IS 11801-2002 — международный стандарт.
• TIA/EIA-568-B — американский стандарт.
• CENELEC EN 50173 — европейский стандарт.

РФ официально входит в Международную организацию по стандартизации (ISO). Поэтому в России при разработке, комплектации, монтаже, эксплуатации структурированных кабельных систем руководствуются положениями стандарта ISO/IEC IS 11801-2002.  Соответствии с этим документом установлены такие классы СКС в зависимости от полосы частот:

• C — до 16 МГц.
• D — до 100 МГц.
• E — до 250 МГц.
• E(A) — до 500 МГц.
• F(A) — до 600 МГц.

В России в 2010 году были введены в действие внутренние национальные стандарты структурированных кабельных систем. Это документы ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008. Они определяют соответственно требования к главным элементам и оборудованию СКС, устанавливают методику испытаний.

Требования к СКС

Стабильная, производительная, эффективная работа информационной инфраструктуры — один из главных технических факторов развития и успеха бизнеса в большинстве сфер. Основой такой инфраструктуры выступает структурированная кабельная система. Потери компании, связанные с проблемами и сбоями передачи данных, по статистике, могут достигать 2 % от оборота. Медленная, неэффективная работа сети, ее функционирование со сбоями снижает производительность труда персонала, часто может отражаться на качестве обслуживания клиентов и их впечатлениях о компании.

Чтобы обеспечить эффективное функционирование информационной инфраструктуры,  структурированная кабельная система, ее оборудование и применяемые комплектующие, основные характеристики, например, предельные значения длин кабельных трактов и т.д., должны отвечать нормам стандартов. Также система должна соответствовать основным признакам СКС, включая признаки структурированности, универсальности, избыточности. От всех элементов, применяемых для комплектации, требуется соответствие соответствующему уровню СКС.

При монтаже кабельных линий в магистральной подсистеме не разрешено использование точек сращивания медного кабеля или точек перехода оптоволокна. Прокладку выполняют только цельным кабелем. В горизонтальной подсистеме не должно быть разрывов кабеля. Каждая пара или оптическое волокно телекоммуникационного разъема должна быть подключена. С составе структурированной кабельной системы не должно быть активных адаптеров и других активных компонентов. Еще одно важное требование — экономическая целесообразность.  Цена внедрения и обслуживания системы должна многократно окупаться при ее эксплуатации.

Также новые требования к СКС включают ряд дополнительных критериев.

Потребность в открытой архитектуре

Открытая архитектура — один из актуальных критериев для современной структурированной кабельной системы. Она упрощает монтаж и обслуживание, позволяет легко развивать и масштабировать действующую СКС благодаря совместимости со всеми видами сертифицированного оборудования разных производителей. Основной способ построения открытой инфраструктуры состоит в том, чтобы строго придерживаться действующих стандартов при проектировании и монтаже системы.

Необходимость интеграции

Технологии передачи данных непрерывно развиваются, дорабатываются и совершенствуются. В том числе одним из решающих моментов стало появление возможности совместной передачи разных видов данных через единую коммуникационную среду благодаря эффективным цифровым технологиям. Текущий уровень развития интеграции систем для совместной передачи данных, аудио, видео, голоса с разными видами систем контроля делают необходимым структурированный подход к построению кабельных систем. Это помогает организовать передачу и обмен этими видами информации внутри одного здания или внутри комплекса зданий по единой СКС.

Повышение скорости передачи информации

Одним из ключевых требований является достаточная скорость передачи данных для работы всего комплекса оборудования и приложений, составляющих информационную инфраструктуру бизнеса. При этом объем передаваемых данных увеличивается значительно увеличивается с каждым годом, что требует повышения скорости.

В современных СКС в зависимости от класса скорость передачи составляет от 100 Мбит/с до 40 Гбит /с.

Развитие компьютерных сетей

В отличие от кабельных сетей прошлых десятилетий, современные СКС должны поддерживать стабильную работу компьютерных сетей. Такие сети стали фактически фундаментом информационной инфраструктурой. Они поддерживают обмен данными, исполнение бизнес-процессов, работу необходимых приложений. В рамках системы нужно обеспечить подключение компьютеров на рабочих местах к серверам внутренней сети и к интернету.

Критерии выбора СКС

Выбор типа, конфигурации, комплектации СКС выполняется для каждого конкретного объекта индивидуально. К основным факторам относят существующие сейчас и планируемые в будущем требования к характеристикам системы, стоимость ее внедрения, сложность прокладки кабельных линий, схема размещения рабочих мест, возможность их перемещения. Также при выборе руководствуются типом и архитектурными особенностями здания, отраслевыми особенностями, наличием электромагнитных помех, другими параметрами.

При оценке экономической обоснованности решения нужно рассматривать не только стоимость внедрения СКС, но и стоимость ее жизненного цикла. Она включает такие параметры:

• стартовая стоимость внедрения системы;
• расходы на управление, эксплуатацию СКС;
• поддержание требуемой скорости передачи данных и полосы пропускания;
• затраты на техническое обслуживание внедренной кабельной системы;
• расходы на масштабирование, модификацию СКС;
• другие сопутствующие расходы.

Для значительной части объектов использование СКС, в которых оптоволоконные кабели используются в сочетании с витой парой, оказывается наиболее экономически и технически обоснованным решением.

Использование только или преимущественно витой пары оправдано для малой части СКС. К ним относятся системы, в которых предполагается работа приложений с малой скоростью  передачи данных, рассчитанных на ограниченный срок службы.

Использование только оптоволоконного кабеля существенно повышает расходы на внедрение и содержание СКС. Поэтому такое решение будет оправданным для систем, в которых работают наиболее высокоскоростные и ресурсоемкие приложения, существуют повышенные требования к запасу пропускной способности.

Типы кабелей

Главное, что входит в СКС, — это кабельные линии, по которым производится передача данных. Для их прокладки используют кабели разных типов, в том числе:

• неэкранированные кабели витая пара (UTP);
• экранированные кабели витая пара (STP);
• коаксиальные;
• оптические.

Разберем особенности каждого типа кабеля.

Неэкранированная витая пара

Витая пара UTP — самый распространенный тип кабеля для СКС. Он состоит из медных изолированных проводников, свитых между собой попарно. Проводники свиваются с определенным числом витков на отрезок длины, что позволяет минимизировать воздействие перекрестных взаимных наводок.

Наиболее широко кабели UTP применяют при прокладке локальных сетей. Они создают надежную среду достаточно скоростной передачи данных, подходят для разных видов приложений. К основным плюсам неэкранированного кабеля относится сравнительно малая цена, компактность, простота прокладки и подключения, отсутствие требований к заземлению.

Экранированная витая пара

Экранированные кабели STP, как и предыдущий тип, содержат попарно переплетенные изолированные медные проводники. Разница состоит в том, что проводники заключены в экран. В качестве экрана используют оплетку из медной проволоки, алюминиевую фольгу, или металлизированную алюминием полиэтиленовую пленку. Экран обычно соединяют с дренажным проводом, который необходим для заземления, а также обеспечивает целостность экранирования в случае чрезмерного растяжения или изгиба кабеля.

Экранирование защищает кабель от электромагнитных помех. Витую пару STP применяют в сетях, которые выполняют передачу высокочастотных сигналов и эксплуатируются в условиях действия существенных внешних наводок. Такой кабель позволяет поддерживать высокую скорость и надежность передачи данных. К его минусам относят более высокую цену по сравнению с UTP, увеличенную толщину. Экранирование осложняет прокладку линии, соединение с кроссовым оборудованием, требует заземления.

Коаксиальные

Этот тип кабеля состоит из центрального медного проводника и экрана, выполненного из медной оплетки или алюминиевой фольги. Проводник и экран разделены изоляцией. Такой кабель применяют для передачи видеосигналов. Также его использовать для передачи данных по протоколу Ethernet с малой скоростью.

Бывает два типа коаксиального кабеля — тонкий и толстый. Тонкий кабель дешевле, позволяет использовать соединители простой конструкции. При этом он рассчитан на меньшее расстояние передачи данных. Толстый коаксиальный кабель рассчитан на увеличенную длину линии, лучше защищен от помех, имеет повышенную прочность. Однако он дороже, его подключение к оборудованию выполняется через специальные отводы.

К минусам коаксиального кабеля относят низкую скорость передачи информации, большой вес, большой размер сечения, жесткость. Из-за недостатка гибкости он более сложен в прокладке.

Оптические

Оптоволоконный кабель — самый технологичный и высокоскоростной тип. Передача данных по нему выполняется с помощью световых сигналов. Это позволяет прокладывать линии значительной длины без потери в скорости передачи. Кабель имеет достаточно простую конструкцию. Из его минусов можно назвать высокую цену, сложность в монтаже и обслуживании.

Кабель составляют волокна диаметром в несколько мкм, по которым производится передача света. Они имеют твердое покрытие и заключены в защитную оболочку. В современных кабелях используют пластиковые волокна.

Каждое из оптических волокон подключается к светодиоду передатчика. Он генерирует передаваемый по волокну световой поток. При этом колебания интенсивности света обеспечивают кодирование передаваемой информации. На втором конце кабель подключается к приемнику-детектору, который преобразует оптические сигналы в электрические импульсы.

Оптоволоконные кабели бывают одномодовые и многомодовые. Первый тип кабеля способен передавать информацию на максимальные расстояния. Он имеет меньший диаметр, что упрощает его прокладку. При этом одномодовый кабель значительно дороже. Поэтому в большинстве СКС применяется многомодовое волокно. Монтаж одномодового кабеля оправдан при длине линии свыше 2 км, а также при повышенных требованиях к ширине полосы пропускания.

Преимущества структурированных кабельных систем

По сравнению с отдельными телефонными, компьютерными и другими линиями современные СКС имеют большой срок эксплуатации. Стандартом ISO/IEC IS 11801-2002 установлен высокий уровень применяемой элементной базы, который должен гарантировать полную работоспособность системы в течение не менее 10 лет. Также должна гарантироваться поддержка существующих и перспективных приложений в течение этого периода. На срок 10 лет, как правило предоставляется системная гарантия.

Можно выделить такие преимущества структурированной кабельной системы по сравнению с телефонными и кабельными линиями:

• Значительная скорость передачи информации.
• Высокий уровень автоматизации процессов управления коммуникационными системами и контроля за их работой.
• Повышенный уровень надежности. Архитектура СКС позволяет быстро локализовать поврежденный участок и выполнить переход на резервную линию. Благодаря этому сохраняется работоспособность информационной инфраструктуры во время ремонтных работ.
• Возможность проектирования и внедрения структурированной кабельной системы под технологические задачи конкретного пользователя.
• Повышение эффективности бизнеса. Внедрение СКС улучшает и ускоряет взаимодействие между работниками и подразделениями организации, помогает уменьшить уровень эксплуатационных расходов, улучшает качество обслуживания клиентов.
• Универсальность. СКС поддерживает работу разных видов и поколений компьютерного оборудования. Ее интерфейсы дают возможность подключать любые устройства локальных сетей и оборудование речевых приложений. Предусматривается использование разных сетевых протоколов одновременно.
• Сравнительно небольшие трудозатраты, удобство обслуживания и эксплуатации СКС благодаря заложенным возможностям администрирования.
• Возможность смены рабочих мест пользователей без внесения изменения в права доступа к внутренней сети.
• Масштабируемость. Структурированная кабельная система может достаточно легко расширяться, а при выборе оборудования закладывается необходимый резерв производительности.
• Открытая архитектура, построенная в соответствии с едиными стандартами.

Благодаря этим плюсам СКС становится надежной основой для построения эффективной ИТ-инфраструктуры бизнеса.

Особенности технического обслуживания структурной кабельной системы

После выполнения монтажа СКС обязательно проводится комплексное тестирование, по результатам которого выявляются и исправляются все ошибки и недоработки, подтверждается соответствие системы заявленному классу. Заказчик получает пакет технической документации с результатами тестирования. Он содержит спецификации, в которых приводятся точные параметры всех каналов.

Для постоянного поддержания работоспособности и соответствия проектным характеристикам структурированной кабельной системы проводится ее сервисное обслуживание. От качества его выполнения зависит полнота использования ресурсов и возможностей СКС. В ходе обслуживания кабельной сети выполняется обширный комплекс достаточно сложных работ, которые часто затрагивают более высокие уровни ИТ-инфраструктуры организации. Поэтому к уровню исполнителя предъявляют повышенные требования. В большинстве случаев эффективный подход состоит в передаче обслуживания СКС на аутсорс специализированной организации.

Одно из важных требований при обслуживании и администрировании СКС — полное документирование. Должна вестись и поддерживаться в актуальном состоянии документация, в которой отражаются все характеристики и параметры системы, данные об используемых соединениях, существующих коммуникациях. Документация ведется в бумажном или в электронном виде. Для ведения эксплуатационной и технической документации широко используются системы интерактивного управления СКС, которые облегчают работу, повышают точность, поддерживают сохранность данных.