Создание внутридомовых сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Организация массового абонентского доступа к современным информационным услугам является одной из важнейших проблем в нашей стране. Этот вопрос становится все более актуальным в связи с бурным развитием и внедрением в жизнь человека возможности пользоваться широкополосным доступом в интернет. Требуется все чаще увеличивать пропускную способность, в связи с необходимостью обеспечения всего спектра услуг, который может быть реализован только при наличии структурированной кабельной системы. Качественное предоставление информационных услуг определяет свои требования к каналу передачи информации, начиная от его пропускной способности и кончая качеством такой передачи. Важной задачей телекоммуникационного развития является решение проблем сети абонентского доступа, позволяющего осуществить предоставление полного спектра услуг, который могут предоставить технологии FTTx. Под технологией FTTx описываются общие принципы организации кабельной инфраструктуры сети доступа, в которой от узла связи до определенного места (точка "х") доходит оптика, а далее, до абонента по другой, более доступной среде распространения (возможен и вариант, при котором оптика прокладывается непосредственно до абонентского устройства). Таким образом, FTTx - это только физический уровень. Но фактически данная технология охватывает большее число технологий канального и сетевого уровня. С более широкой полосой пропускания технологии FTTx появляется возможность предоставления большого числа новых услуг.

Структурированные кабельные системы отличают такие качества, как универсальность (единая среда для передачи информации, совместимость с оборудованием разных производителей и приложениями), гибкость (модульность и расширяемость, удобство коммутаций и внесения изменений), надежность и долговечность.

Деление СКС на подсистемы (структурированность), стандартизированность и документирование упрощают управление ею. Универсальность, гибкость и избыточность СКС означают, что в дальнейшем можно будет менять расположение, число и конфигурацию абонентов.

Применение СКС дает возможность спроектировать и проложить стационарные компьютерные и телефонные коммуникации для того, чтобы избежать дальнейших монтажных работ в следующих случаях:

а) при создании компьютерных и телефонных сетей и подключении соответствующего оборудования;

б) при изменении конфигурации используемых сетей;

в) при наращивании количества рабочих мест.

Использование СКС позволяет значительно повысить надежность эксплуатации кабельных сетей, снизить вероятность возникновения отказа и существенно уменьшить время его устранения. Это очень важно, так как по статистике: 90% сбоев в работе оборудования вызвано неполадками в проводке. сеть абонентский кабельный электрический

В любой момент времени СКС обеспечивает быстрый доступ ко всем своим кабелям. Одним словом, СКС, соответствующая международным стандартам, поможет сохранить Вам вложенные деньги, обеспечить гибкость компьютерной и телефонной сети и гарантирует ее использование в течение 10 и более лет без существенной переделки и дополнительных затрат. [1]



1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА FTTB

FTTB это сетевая архитектура, в которой от узла связи до здания доходит волоконно-оптический кабель, далее, до абонента проложен медный кабель. Таким образом, FTTB это только физический уровень. Данное понятие охватывает и технологии канального и сетевого уровня. С широкой полосой систем FTTB имеет возможность предоставления большого числа новых услуг. сеть абонентский кабельный электрический

Fiber To The X или FTTx (англ. fiber to the x оптическое волокно до точки X) это общий термин для любой сети, в которой от узла связи до определенного места (точка X) доходит волоконно-оптический кабель, а далее, до абонента, медный кабель (возможен и вариант, при котором оптика прокладывается непосредственно до абонентского устройства). С широкой полосой систем FTTx неразрывно связана возможность предоставления большого числа новых услуг.

В семейство FTTx входят различные виды архитектур:

FTTN (Fiber to the Node) волокно до сетевого узла;

FTTC (Fiber to the Curb) волокно до микрорайона или группы домов;

FTTB (Fiber to the Building) волокно до здания;

FTTH (Fiber to the Home) волокно до жилища.

Особенностями технологии FTTB, которая используется для создания мультисервисной телекоммуникационной сети, являются высокая пропускная способность, надежность сети и быстрота внедрения новых телекоммуникационных услуг. Сети, построенные по технологии FTTB, позволяют предоставлять широкий спектр сервисов, в том числе передачи данных, голосовой связи, широкополосного доступа в Интернет, потокового видео, виртуального кинозала, видеонаблюдения, видео-телефонии и др.

Широкополосный доступ в сеть Интернет на базе выделенного волоконно-оптического канала передачи данных по технологии FTTB обеспечивает наилучшие параметры доступа в сеть на высокой скорости. Еще одной ключевой особенностью технологии FTTB по сравнению с кабельными сетями предыдущих поколений, является симметричность скорости доступа, то есть пользователь может передавать и принимать информацию с одинаковой скоростью.

Особенности технологии FTTB

Технология FTTB имеет ряд особенностей:

повышенная надежность.

простота построения параллельных цифровых сетей является наиважнейшим достоинством FTTB технологии (под параллельную цифровую сеть выделяется отдельное оптическое волокно).

более высокие скорости цифровых потоков в реверсном направлении.

простота реализации новых цифровых технологий, накладываемых на уже существующие FTTB сети.

Широкополосный доступ к сети Интернет, обеспечивает возможность доступа к информационным ресурсам сети Интернет, использование удаленных файловых ресурсов сети Интернет, обмен большими объемами информации, электронной почте, а также другими сервисами, доступ и управление которым возможно через Интернет.

Широкополосный или высокоскоростной доступ в Интернет обеспечивается с помощью ряда технологий, которые позволяют пользователям отправлять и принимать информацию в больших объемах и с гораздо более высокими скоростями, чем в случае получившего широкое распространение в настоящее время доступа в Интернет по обычным телефонным линиям. Широкополосный доступ обеспечивает не только высокую скорость передачи данных, но и непрерывное подключение к сети.

Для предоставления широкополосного доступа в Интернет могут использоваться множество различных носителей и технологий передачи данных. К ним относятся кабельная связь, усовершенствованный телефонный сервис под названием «цифровая абонентская линия» (Digital Subscriber Line, DSL), спутниковая связь, фиксированный беспроводный доступ и другие.

1.1 ОБОРУДОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО УЗЛА ДОСТУПА

Центральный узел доступа располагаются исходя и географической привязки к существующим объектам связи например, зданиям АТС и объединяются в физические кольца магистральным оптическим кабелем

Комплектация центрального узла доступа предполагает размещение активного оборудования и устройств коммутации в соответствующих монтажных телекоммуникационных шкафах 42U. Оба магистральных оптических кабеля оконцовываются в магистральном оптическом кроссе на 48 портов. Ядром подсети кластера являются два коммутатора ядра сети, поддерживающие до 24 портов 1000Base-LX и возможности инсталляции модулей, поддерживающих 2 порта 10GBase-L. Для организации топологии «кольцо» в каждый из коммутаторов ядра сети устанавливается SFP 1000Base-LX, которые с помощью оптических патчкордов FC-LC подключаются к соответствующим парам оптоволокна. Модули SFP используются для присоединения платы сетевого устройства (коммутатора, маршрутизатора или подобного устройства) к оптическому волокну или неэкранированной витой паре

Для замыкания кольца кластера порты 10GBase-L коммутаторов спрямляются патчкордами LC-LC: для этой цели дополнительно устанавливается по одной плате расширения под модули XFP 10GBase-L, каждый коммутатор комплектуется двумя модулями XFP 10GBase-L по одной паре данных замыкается кольцо кластера.



1.2 РАЗВЕТВИТЕЛЬНАЯ ВОЛС

Разветвительная ВОЛС предназначена для разделения и дальнейшей прокладки линий оптической связи к жилым домам.

Разветвительные муфты устанавливаются в районе наибольшего сосредоточения объектов, к которым производится прокладка ВОЛС.

1.3 ВНУТРИДОМОВЫЕ СЕТИ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАНДАРТОВ И ТРЕБОВАНИЙ СКС ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ВДС

Внутридомовые сети предназначены для предоставления абонентам возможности доступа в сеть от внутридомового узла доступа.

Структурированность заключается в разбиении кабельной системы на отдельные подсистемы, выполняющие строго определенные функции.

Стандарты на создание СКС

В настоящее время основными стандартами СКС являются:

Международный ISO/IEC 11801;

Американский ANSI/TIA/EIA 568A;

Европейский (для стран Европейского союза) EN 50173.

Во всех трех стандартах заложены одни и те же принципы, т.е. СКС отвечающая требованиям одного из стандартов, будет в основном соответствовать остальным. На территорию России распространяется действие стандарта ISO/IEC 11801, поскольку Россия входит в состав Международной организации по стандартизации (ISO). Тем не менее, многие российские фирмы, как и дилеры зарубежных компаний, производят установку СКС, основываясь на американский стандарт. Интересен тот факт, что до настоящего момента еще не создано российских стандартов на построение СКС. Поскольку конкретного стандарта не определено в техническом задании на курсовую работу, будем использовать международный стандарт.

Европейский стандарт EN 50173

В июне 2002 года принят стандарт IEEE 802.3ae, определяющий параметры оборудования и среды передачи данных со скоростью 10 Гбит/с. Для многомодового волокна 50/125 мкм ограничение длины канала составляет 300 метров, для одномодового 10 км в окне 1310 нм и 30 км в диапазоне 1550 нм. Длина канала ограничена величиной 300 метров. Область применения локальные, региональные и глобальные сети. Особенности технологии простота и относительно невысокая стоимость. Совместимость с другими стандартами Ethernet позволяет создавать сети, масштабируемые от 10 до 10 000 Мбит/с в пределах одного предприятия.

Международный стандарт ISO/IEC 11801

В сентябре 2002 года опубликован международный стандарт ISO/IEC 11801:2002 Edition 2 "Информационные технологии. Структурированная кабельная система для помещений заказчиков". Завершающий проект Второго издания, направленный в апреле 2002 года участницам Международной организации стандартизации (более 130 стран). Новый стандарт содержит спецификации конструктивных элементов категории 3 7, линий и каналов классов А, В, С, D, E и F. Добавлены два класса электропроводных каналов (класс Е 250 МГц и F 600 МГц), четыре категории оптоволоконных элементов и четыре класса ОВ линий. Определены четыре уровня электромагнитной совместимости. Изменилась модель канала и методика определения длины линий.

Американские стандарты серии ANSI/TIA/EIA-568

В 1998 году Сектор телекоммуникаций Ассоциации электронной промышленности был преобразован в Ассоциацию телекоммуникационной промышленности (TIA). Став независимой организацией, Ассоциация продолжает осуществлять деятельность по стандартизации совместно с Ассоциацией электронной промышленности (EIA). Эти организации представлены в названиях стандартов как ANSI/TIA/EIA. Последнее существенное добавление к данному стандарту вышло в 2002 году. Стандарт ANSI/TIA/EIA-568-B гармонизирован со вторым изданием международного аналога ISO/IEC 11801 по параметрам элементов. [2]

1.4 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СТРУКТУРИРОВАННЫХ КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

СКС - это набор стандартов для построения линейно-кабельной и пассивной коммутационной инфраструктуры для построения внутренних сетей организаций и внутридомовых сетей технологии FTTB и FTTH.

СКС позволяет расширяться и наращиваться дополнительными компонентами по модульному принципу, без значительных затрат на реконструкцию магистральных кабельных трасс и закладных. Использование СКС не требует жесткой привязки оконечного оборудования (терминальных устройств, рабочих станций) к конкретным розеткам телекоммуникационной сети. При перемещении служб и персонала внутри здания достаточно перенести оконечную аппаратуру из одних помещений в другие и произвести необходимые переключения на кросс-панелях.

Структурированная кабельная система представляет собой иерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделенную на структурные подсистемы. Она состоит из набора медных и оптических кабелей, кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъемов, модульных гнезд, информационных розеток и вспомогательного оборудования. Все элементы интегрируются в единую систему и эксплуатируются согласно определенным правилам. Три основных принципа заложены в СКС:

универсальность;

избыточность;

структурированность.

Универсальность кабельной системы выражается в том, что она строится не для какого-то конкретного применения, а создается в соответствии с принципом открытой архитектуры и на основе соответствующих стандартов.

Избыточность подразумевает введение в состав кабельной системы дополнительных информационных розеток. Количество информационных розеток определяется не текущими потребностями, а определяется площадями и топологией рабочих помещений. Таким образом, организация новых рабочих мест, приспособление под конкретные потребности заказчика, происходит быстро и без нарушения работы организации.



2. ОБЩАЯ ТИПОВАЯ СТРУКТУРА СКС

Структурированная кабельная система проектируется и строится определенного и ограниченного ряда функциональных компонентов. Их всего три вида:

кабели (электрические и оптические);

распределительные устройства (кроссовые блоки и (патч панели));

информационные соединители (гнезда, вилки);

Никаких других функциональных элементов СКС не содержит. Для построения реальной кабельной системы требуется много других дополнительных изделий, таких, как шкафы и стойки, кабельные каналы и лотки, монтажные инструменты и приспособления.

В основу любой структурированной кабельной системы положена древовидная топология, которую иногда называют также структурой иерархической звезды. Обобщенная структурная схема СКС изображена на рис. . Стандарты не регламентируют тип коммутационного оборудования, определяя только его параметры.

Узлами структуры являются коммутационное оборудование, которое устанавливается в технических помещениях и соединяется друг с другом и с информационными розетками на рабочих местах электрическими и оптическими кабелями. 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 основных сетевых приложений. [3]

2.1 ПОДСИСТЕМЫ СКС

СКС включает в себя три подсистемы:

1) Подсистема внешних магистралей (campus backbone cabling, магистраль комплекса зданий) или по терминологии некоторых СКС европейских производителей первичная подсистема, состоит из внешних магистральных кабелей между РУМ и РУЗ, коммутационного оборудования в РУМ и РУЗ, к которому подключаются внешние магистральные кабели, и коммутационных шнуров и перемычек в РУМ.

Назначение системы внешних магистралей является основой для построения сети связи между компактно расположенными на одной территории зданиями. 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, то подсистема внешних магистралей отсутствует.

Начинается подсистема внешних магистралей от коммутационного оборудования РУМ и заканчивается на коммутационном оборудовании РУЗ.

2) Подсистема внутренних магистралей (building backbone cabling), называемая в некоторых СКС магистральной системой здания, вертикальной или вторичной подсистемой, содержит проложенные между РУЗ и РУЭ внутренние магистральные кабели, подключенное к ним коммутационное оборудование в РУЗ и РУЭ, а также коммутационные шнуры и/или перемычки в РУЗ.

Кабели подсистемы внутренней магистрали фактически связывают между собой отдельные этажи здания и пространственно разнесенные помещения в пределах одного здания. Если СКС обслуживает один этаж, то подсистема внутренних магистралей может отсутствовать.

Начинается подсистема внутренней магистрали от коммутационного оборудования РУЗ подсистемы и заканчивается в кроссе горизонтальной подсистемы.

3) Горизонтальная подсистема (horizontal cabling) образована внутренними горизонтальными кабелями между РУЭ и информационными розетками абонентов, самими информационными розетками, коммутационным оборудованием в РУЭ, к которому подключаются горизонтальные кабели, и коммутационными шнурами и/или перемычками в РУЭ. В составе горизонтальной проводки допускается использование одной точки перехода, в которой происходит изменение типа прокладываемого кабеля.

Горизонтальная подсистема предназначена для непосредственного подключения оконечного оборудования с помощью коммутационного оборудования.

Начинается горизонтальная подсистема на коммутационном оборудовании РУЭ и заканчивается информационными розетками подключаемых абонентов.

2.2 КАБЕЛИ ДЛЯ ПОДСИСТЕМ В СКС И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

В СКС согласно международному стандарту ISO/IEC 11801 допускается использование только:

симметричных электрических кабелей на основе витой пары с волновым сопротивлением 100, 120 и 150 Ом в экранированном и неэкранированном исполнении;

одномодовых и многомодовых оптических кабелей.

Электрические кабели используются в основном для создания горизонтальной разводки. По ним передаются как телефонные сигналы и низкоскоростные данные, так и данные высокоскоростных приложений. 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 передач данных высокоскоростных приложений. На внешних магистралях оптические кабели играют доминирующую роль. Для перехода с электрического кабеля на оптический в процессе передачи данных со скоростью 10 Мбит/с и выше в технических помещениях устанавливается соответствующее сетевое оборудование (преобразователи среды или трансиверы), которые обслуживают групповое устройство (концентратор системы передачи данных, выносной модуль АТС, контроллер инженерной системы здания).

Для построения горизонтальной подсистемы стандартами допускается применение экранированного и неэкранированного кабелей. Экранированный симметричный кабель потенциально обладает лучшими электрическими и прочностными характеристиками по сравнению с неэкранированным. Но этот кабель является очень критичным к качеству выполнения монтажа и заземления, имеет большую стоимость и худшие массогабаритные показатели.

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.



2.3 КАБЕЛИ НА ОСНОВЕ ВИТЫХ ПАР

В зависимости от основной области применения и соответственно конструкции кабельные изделия для СКС на основе витых пар подразделяются на четыре основных вида:

горизонтальный кабель;

многопарный кабель;

кабель для шнуров;

провод для перемычек.

Для уменьшения взаимного влияния пар друг на друга в кабелях с парной скруткой используют различные и некратные шаги скрутки проводников. Выбор конкретного значения шага скрутки обычно определяется особенностями технологического оборудования предприятия изготовителя.

Он производится таким образом, чтобы во всем рабочем диапазоне частот кабеля:

сигналы витых пар должны минимальным образом воздействовать друг на друга (то есть обеспечивается максимальное переходное затухание);

в самой витой паре не должны возникать слишком сильные резонансные явления.

UTP кабели в сравнении с экранированными обладают следующими преимуществами:

меньшая стоимость;

меньшая трудоемкость монтажа и эксплуатации;

отсутствие требований к внутреннему заземляющему контуру здания;

лучшие массогабаритные показатели;

меньший радиус изгиба.

S/UTP кабели применяют во всех случаях, когда:

требуется получение длин кабельных сегментов более 90 м;

необходимо построение систем передачи данных, для которых электрические характеристики кабелей категории 5 являются недостаточными;

должны выполняться повышенные требования по защите от несанкционированного доступа к передаваемой информации.

S/UTP это защищенная экранированная витая пара.

Магистральный кабель предназначен для использования в магистральных подсистемах СКС для связи между собой помещений кроссовых.

В подсистеме внешних магистралей обычно большая часть маршрута прокладывается горизонтально, в подсистеме внутренних магистралей вертикально.

С целью снижения коэффициента затухания проводники изготавливаются из монолитной медной проволоки.

В отличие от горизонтального кабеля, магистральные конструкции содержат более четырех витых пар и поэтому часто называются многопарными. Основными электрическими параметрам горизонтального кабеля, которые представляют практический интерес и нормируются действующими редакциями стандартов, являются:

затухание;

переходное затухание или NEXT;

волновое сопротивление;

сопротивление постоянному току;

По своим электрическим характеристикам кабели для шнуров аналогично горизонтальным кабелям делятся на категории.

Провод для перемычек или кроссировочный провод представляет собой одну неэкранированную витую пару категории 3 без внешней защитной оболочки. Проводники изготавливаются из монолитной медной проволоки диаметром 0,51 мм с изоляцией из поливинилхлорида. Основным назначением провода является его использование на коммутационных панелях.

Механические характеристики кабеля для шнуров и горизонтального кабеля также практически совпадают друг с другом, за исключением того, что минимально допустимый радиус изгиба с учетом типичных условий эксплуатации уменьшен до 20 25 мм. Оптимальным размером диаметра изоляции проводников кабеля для шнуров для установки на него вилки 8-контактного модульного разъема является диапазон 0 ,8 -1 мм.

Требования к остальным электрическим характеристикам витых пар:

Волновое сопротивление на частотах менее 1 МГц должно быть от 75 до 150 Ом;

Волновое сопротивление на частотах более 1 МГц должно быть от 100 до 15 Ом;

Максимальное сопротивление постоянному току короткозамкнутой на дальнем конце пары длиной 100 м при 20° C составляет 19,2 Ом;

Несимметрия сопротивлений постоянному току проводников пары составляет 3%;

Максимальная емкость дисбаланса пары на землю (100м 1 кГц, 20 °С) 340пФ ;

Минимальное сопротивление изоляции проводник-проводник или проводник-экран по постоянному току равняется 150 МОм•км;

Пробивная стойкость изоляции проводник-проводник или проводник-экран по постоянному напряжению 1 кВ в одну минуту или 2,5 кВ, в две секунды;

Пробивная стойкость изоляции проводник-проводник или проводник-экран по переменному напряжению 0,7 кВ, в одну минуту или 1,7 кВ, в две секунды. [4]



2.4 ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ

Линии волоконно-оптических кабелей используются в СКС в основном для прокладки магистральных подсистем, которые соединяют между собой здания.

Волоконно-оптические кабели, применяемые в СКС, предназначены для передачи оптических сигналов внутри зданий и между ними. На их основе могут быть реализованы все три подсистемы СКС, хотя в горизонтальной подсистеме волоконная оптика пока находит ограниченное применение для обеспечения функционирования оконечного оборудования.

В подсистеме внутренних магистралей оптические кабели применяются одинаково часто с кабелями из витых пар, a в подсистеме внешних магистралей они играют доминирующую роль. В зависимости от основной области применения волоконно-оптические кабели подразделяются на три вида:

* кабели внешней прокладки (outd oor cables);

* кабели внутренней прокладки (indoor cables);

* кабели для шнуров.

Таблица 1. Предельно допустимое затухание и коэффициент широкополосности многомодовых оптических кабелей СКС

Длина волны, нм	850	1300
Стандарт	ФЙБ/EIА-568-А	ISO/IEC 11801	ФЙБ/EIА-568-А	ISO/IEC 11801
Коэффициент затухания, дБ/км	3,75	3,5	1,05	1,0
Коэффициент широкополосности, МГц/км	160	200	400	500



Характеристики одномодовых оптических кабелей СКС длина волны нулевой хроматической дисперсии одномодовых оптических кабелей, которая должна находиться в интервале от 1300 до 1324 нм при крутизне характеристики дисперсии не свыше 0,093 нс/км•нм²;

диаметр модового поля на длине волны 1310 нм должен составлять от 8,7 до 10 мкм;

длина волны отсечки не должна превышать 1270 нм.

Таблица 2 Предельно допустимое затухание и дисперсия одномодовых оптических кабелей

Длина волны, нм	Затухание, дБ/км	Дисперсия, пс/нм*км
1310	?1,0/0,5	?3,5
1550	?1,0/0,3	?18

Кабели внешней прокладки используются для построения подсистемы внешних магистралей СКС. Основным требованием к их конструкции, наряду с малым затуханием и большой широкополосностью, является высокая механическая прочность к растягивающим и сдавливающим усилиям, а также влагостойкость и широкий диапазон рабочих температур. Областью использования кабелей внутренней прокладки является организация внутренней магистрали здания, тогда как кабели для шнуров предназначены в основном для изготовления соединительных и коммутационных шнуров. Сетевое оборудование, используемое для построения локальных и корпоративных сетей связи и работающее по многомодовому оптическому кабелю, одинаково часто использует окна прозрачности 850 и 1300 нм. Поэтому применяемые в СКС кабели имеют характеристики затухания и полосы пропускания, оптимизированные именно для этих длин волн.

Кабели внешней прокладки подразделяются на следующие виды:

кабели, содержащие металлические упрочняющие элементы и/или электрические проводники;

полностью диэлектрические кабели.

В сравнении с полностью диэлектрическими конструкциями кабели с металлическими упрочняющими элементами обладают большей механической прочностью к сдавливающим и растягивающим усилиям, их световоды не повреждаются грызунами и при равной разрывной прочности имеют несколько меньший внешний диаметр соединяемых пунктов.

Рабочий температурный диапазон волоконно-оптических кабелей внешней прокладки широкого применения составляет от ?40 до +70 °С.

Волоконно-оптические кабели внутренней прокладки (indoor cables), иногда называемые кабелями внутриобъектовой прокладки, используются для построения горизонтальной подсистемы и подсистемы внутренних магистралей СКС.

От кабелей внешней прокладки они отличаются по двум основным параметрам:

меньшим внешним диаметром и массой в сочетании с более высокой гибкостью за счет отсутствия гидрофобного заполнителя и применения облегченных упрочняющих покрытий без броневых покровов;

лучшими характеристиками пожарной безопасности.

Как и кабели на основе витых пар, волоконно-оптические кабели внутренней прокладки, применяемые в СКС, должны соответствовать требованиям пожарной безопасности. Свойства кабеля с точки зрения пожарной безопасности определяются материалом диэлектриков, используемых в его конструкции (главным образом, материалом внешней оболочки).

Световоды кабелей обязательно снабжаются вторичным защитным полимерным покрытием диаметром 900 мкм, которое без зазора уложено на первичное покрытие диаметром 250 мкм. Волокно в таком покрытии допускает непосредственную установку вилки оптического разъема без применения каких-либо дополнительных элементов. Удобство монтажа разъема достигается ценой некоторого увеличения коэффициента затухания по сравнению с кабелями внешней прокладки. Это, не имеет существенного значения, так как согласно стандартам длина кабеля подсистемы внутренних магистралей не превышает 500 м.

Кабели внутренней прокладки известны в двух основных конструктивных разновидностях.

Изделия первой группы называются распределительными кабелями (distribution) и содержат световоды в буферном покрытии 0,9 мм, которые вместе с кевларовыми упрочняющими нитями помещены в общую защитную оболочку.

В breakout-кабелях каждый световод дополнительно помещен в защитный шланг внешним диаметром 2-3 мм. Данное изделие может рассматриваться, как конструктивный аналог многоэлементного электрического парного кабеля.

Такие конструкции обладают большим внешним диаметром и механической прочностью, что определяется как наличием центрального силового элемента, так и дополнительным слоем кевларовых нитей под каждым индивидуальным защитным шлангом. Основной смысл применения данного кабеля заключается в выполнении отводов отдельных световодов без использования разветвительных муфт.

Кабель для шнуров, который достаточно часто называется миникабелем, предназначен для изготовления их него коммутационных и оконечных шнуров. Его можно использовать для реализации горизонтальной проводки при реализации проектов fiber to the desk и fiber to the room. Иногда этот тип кабеля применяется для локальной разводки в помещениях аппаратных и кроссовых.

Эта разновидность кабельных изделий фактически представляет собой кабель внутренней прокладки с одним или двумя световодами в буферном покрытии диаметром 0,9 мм, однако из-за массовой распространенности кабели для шнуров выделяются в отдельную группу.

На рисунке представлены следующие конструкции кабелей:

1) одинарный (simplex);

2) двойной типа zip-cord (zip-cord duplex);

3) двойной типа dual subunit duplex или heavy duty duplex.

Конструкции кабелей для шнуров показаны на рис. Кабели первого поколения делились на одинарные и двойные. Последние изготавливаются без дополнительной общей оболочки или с общей оболочкой различной формы и толщины. Обычные двойные кабели без оболочки наиболее часто называются zip-cord или zip-cord-duplex, кабели с общей внешней оболочкой носят название heavy duty duplex. Кабели с общей оболочкой обеспечивает лучшую защиту от механических воздействий и более удобны в эксплуатации, однако конструкции типа zip-cord имеют несколько меньшую стоимость, что определяет их широкую популярность в практике построения СКС.

Как и в кабелях внутренней прокладки, в кабеле для шнуров в целях защиты волоконных световодов используется полимерное покрытие диаметром 900 мкм. Необходимую механическую прочность таким кабелям придает слой кевларовых нитей, который расположен под внешней оболочкой и окружает световод в буферном покрытии 0,9 мм.

Особенностью волоконно-оптических кабелей для шнуров, существенно отличающих их от электрических симметричных кабелей аналогичного назначения, является то, что, несмотря на повышенную гибкость, их основные передаточные параметры (затухание и коэффициент широкополосности) полностью эквивалентны передаточным параметрам магистральных кабелей. Это позволяет в существенно более широких пределах варьировать длины соединительных и коммутационных шнуров, увеличивать их длину более чем на 30 м за счет соответствующего уменьшения длин магистральных кабелей.



2.5 ТИПЫ КОММУТАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПОДСИСТЕМ СКС

2.5.1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОММУТАЦИОННЫЕ ШНУРЫ

Особенность любой СКС состоит в том, что коммутация в ней, всегда производится вручную коммутационными шнурами и перемычками. Наиболее важным следствием такого подхода является то, что функционирование СКС принципиально не зависит от состояния электропитающей сети. Любое активное оборудование в состав СКС не входит.

Назначением коммутационных шнуров является ручная коммутация различных кабельных сегментов СКС друг с другом. Коммутационный шнур изготавливается из отрезка кабеля с многопроволочными проводниками, на концах которого устанавливаются два разъема.

Коммутационные шнуры классифицируются по категориям от 3 до 5. Малая допустимая величина радиуса изгиба имеет существенное значение для коммутационных шнуров, которые часто применяются в ограниченном пространстве 19-дюймовых монтажных шкафов. Большинство из них имеют значение этого параметра в пределах 20-25 мм. Шнур RJ-45 имеет 8 контактов.

В СКС рекомендуется использовать коммутационные шнуры с модульными разъемами, разведенными по схеме Т568В. Число пар в шнурах с двумя разъемами типа 110 определяется конкретным приложением, для обслуживания которого предназначена СКС. Экранированный вариант возможен только в коммутационных шнурах с двумя модульными разъемами.

2.5.2 КОММУТАЦИОННЫЕ ПАНЕЛИ

Коммутационные панели монтируются в кроссовых и аппаратных, предназначаются для подключения к ним кабелей различных подсистем СКС и для ручного соединения отдельных сегментов кабельной системы друг с другом коммутационными шнурами или перемычками. Коммутационная панель любого типа как элемент СКС должна отвечать следующим основным требованиям:

обладать максимально высокой плотностью портов, то есть числом розеток модульных разъемов, линеек типа 110 и т.д., на единицу высоты;

обеспечивать простоту процесса переключения коммутационными шнурами и/или перемычками:

предоставлять возможность применения эффективной символьной и цветовой маркировки как отдельных портов, так и всей панели целиком;

давать возможность в вода кабелей с соблюдением действующих норм по величине изгиба, растягивающим усилиям и т.д.;

иметь средства крепления в 19-дюймовом конструктиве непосредственно или через штатный адаптер;

обеспечивать простоту монтажа как отдельного порта, так и панели целиком.

На панели для подключения экранированных кабелей дополнительно накладываются требования обеспечения полного кругового охвата экрана кабелей и низкого переходного сопротивления.

Вся коммутационные панели разбиты на три основные группы:

коммутационные панели типа 110;

коммутационные панели типа 66;

коммутационные панели с модульными разъемами.

Подключение кабелей к панели с помощью IDC-контактов. Для подключения коммутационных шнуров могут быть использованы разъемы типа 110 или модульные разъемы, коммутация перемычками выполняется на разъемах типа 110 или на панелях типа 66.

Коммутационная панель типа 110 образована совокупностью одноименных разъемов. Основным преимуществом этого изделия как элемента коммутации является возможность переключения каждой отдельно взятой пары, что обеспечивает очень высокую гибкость СКС.

Недостатками коммутационных панелей классической конструкции считаются необходимость более глубоких знаний администратора СКС в области принципов ее организации.

Основными элементами панели типа 110 являются:

коммутационный блок;

соединительные блоки;

маркировочные полосы;

организаторы кроссовых шнуров;

элементы крепления.

Коммутационные панели типа 66 отличаются от коммутационной панели типа 110 тем, что в них не используются коммутационные шнуры. Коммутация каналов в этих панелях осуществляется с помощью перемычек, для подключения кабелей и перемычек применяются IDC-контакты (Insulation-Displacement Connector- разъем, смещающий изоляцию) S66. Из-за отсутствия разъемного соединителя панели типа 66 ориентированы для работы с такими приложениями, которые не требуют частой пере-коммутации. Потому основной областью их применения считаются телефонные системы.

Преимуществами коммутационных панелей типа 66 считаются:

высокая плотность контактов и хорошие массогабаритные показатели перемычек как элементов коммутации;

возможность подключения к каждому контакту более одной пары кабелей и более одной перемычки, что позволяет получить очень гибкую конфигурацию СКС.

К недостаткам в сравнении с другими видами коммутационного оборудования можно отнести требование к более глубокому знакомству администратора со структурой СКС и не вполне удобный процесс самой коммутации с помощью перемычек. Большая длина развития пары перед подключением к контакту типа 66, а также внушительные габариты самих контактов не позволяют получить в большинстве случаев электрические характеристики коммутационной панели типа 66 выше категории 3.

Конструкция панели типа 66 включает в себя следующие компоненты:

коммутационный блок;

маркировочные элементы;

организаторы;

элементы крепления

Коммутационные панели с модульными разъемами класса (patch panels) являются розетки 8-контактных модульных разъемов, расположенные на лицевой стороне и предназначенные для подключения к ним вилок соответствующих коммутационных шнуров.

К достоинствам можно отнести возможность более легкое переконфигурирование и хорошие массогабаритные показатели.

Коммутационные панели с модульными розетками наиболее эффективны в той части СКС, которая используется для обслуживания приложений локальных вычислительных сетей. В этом случае вполне достаточно администрировать полными 4-парными каналами передачи данных. Смонтированные панели, отличаются простотой и легкостью процесса коммутации. При необходимости администрирования каждой отдельно взятой парой, они заметно повышают стоимость СКС, что в наибольшей степени сказывается в магистральных подсистемах. Поэтому основной областью применения коммутационных панелей с модульными разъемами считается горизонтальная подсистема.

Коммутационная панель состоит из следующих компонентов:

коммутационного блока;

элементов маркировки;

организаторов кабеля;

элементов крепления.



2.5.3 ОПТИЧЕСКОЕ КОММУТАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Оптические коммутаторы одни из наиболее важных узлов систем передачи информации, построенных на основе иерархических структур. Без них практически невозможно осуществлять автоматическое управление перемещением потоков данных по разветвленной сети. Коммутатор обычно называют устройство, позволяющее передать мгновенно и с минимальными искажениями исходный сигнал, поступивший на один из нескольких входов, на один из нескольких выходов в соответствии с заданным алгоритмом переключения. Соответственно под оптическими коммутаторами подразумеваются коммутаторы, осуществляющие коммутацию сигналов, представленных в виде оптического излучения.

Оптическое коммутационное оборудование представляет собой устройство, состоящее из тонкостенного пластмассового или металлического корпуса с элементами внешнего крепления, на боковой или торцевой поверхностях которого смонтированы розетки оптических разъемов, а внутри установлены различные организаторы, фиксаторы и прочие вспомогательные элементы.

Оптические коммутационные устройства предназначены для:

подключения волокон различных сегментов СКС друг к другу с помощью коммутационных шнуров;

подключения к СКС сетевого оборудования через оконечные шнуры, и адаптеры;

неразъемного соединения (сращивания) друг с другом волокон различных магистральных или горизонтальных кабелей внутри его корпуса.

Элементами конструкции оптических коммутационных устройств являются:

корпус;

панель с розетками оптических разъемов;

элементы маркировки оптических портов;

организатор световодов;

организатор неразъемных соединений;

кабельный фиксатор.

Коммутационные стойки применяются в тех случаях, когда число оптических портов в кабельной системе составляет несколько сотен и более. Эта конструкция обычно представляет собой несущую раму, на которой устанавливается штатное и дополнительное оборудование, оптимизированное для работы с большим количеством кабелей и соединительных шнуров. При разработке стоек особое внимание уделяется увеличению плотности компоновки и удобства работы с соединительными шнурами. Известные в этой области решения базируются на выдвижных и откидных кассетах, причем для дальнейшего уменьшения габаритов кассета в рабочем положении после установки в держателе может опускаться вниз на угол примерно в 30^о.

2.5.4 ОПТИЧЕСКОЕ КРОССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Оптическое кроссовое оборудование (Optical Distribution Frame, ODF оптическое распределительное устройство) используется для концевой заделки оптических кабелей и подключения их к аппаратуре систем передачи и предназначено, как и оборудование оптических систем передачи, преимущественно для эксплуатации в помещениях. Для монтажа используются крепежные кронштейны. Иногда они выполняются подвижными и обеспечивают за счет этого плавное или дискретное регулирование глубины установки полки. Такой же эффект достигается при использовании кронштейнов различной длины.

Передняя панель, на которой монтируются розетки, может быть выполнена как интегральная составная часть корпуса или же быть съемной с креплением на поворотных задвижках или винтах. Последнее решение позволяет очень гибко адаптировать полку к конкретной ситуации за счет возможности выбора типа оптического разъема.

Для увеличения количества портов полки без увеличения ее габаритов и облегчения их идентификации в некоторых случаях используется:

горизонтальный;

вертикальный;

угловой;

двухрядный (со смещением рядов).

Для устранения этого недостатка в современных конструкциях широко применяются варианты, обеспечивающие ввод кабеля под определенным углом к продольной оси полки. Технически это может быть оформлено в виде выступа, выемки треугольной формы на задней стенке корпуса или же в виде проема в задней стенке, за которым под углом в 45^о установлена планка под стяжку. Первые два решения более предпочтительны, так как обеспечивают большую герметичность внутреннего пространства полки.

2.4.5 НАСТЕННЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ КРОССЫ

Настенные кроссы обычно используются в качестве оконечных и коммутационных устройств для кабелей с небольшим количеством волокон (не более 24). Наиболее удобны в тех ситуациях, когда сетевое и коммутационное оборудование монтируется без применения закрытых конструктивов, например, шкафов.

Настенные кроссы достаточно часто применяют также для перехода от кабеля внешней прокладки вблизи от места его захода в здание к кабелю внутренней прокладки. В этой ситуации муфта может не иметь розеток оптических разъемов и играет роль обычной промежуточной муфты. Некоторые изготовители выпускают настенные кроссы в металлических защитных корпусах с замком на дверце. Это позволяет устанавливать их в помещениях со свободным доступом.



2.5.6 ИНФОРМАЦИОННЫЕ РОЗЕТКИ

Оптические информационные розетки выполняют функции интерфейсного элемента СКС со стороны пользователей и устанавливаются на рабочих местах. К ним подключается горизонтальный кабель, связывающий их с РУЭ. Конструктивно информационная розетка традиционной конструкции выполнена в виде вставки и состоит из корпуса и одной или нескольких розеток оптических разъемов.

2.5.7 КОММУТАЦИОННЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ШНУРЫ

Аналогично электрическим, оптические коммутационные шнуры предназначены для ручной коммутации друг с другом различных кабельных сегментов СКС. Шнур состоит из отрезка кабеля для шнуров с вилками оптических разъемов, установленными на его концах. В большинстве случаев из соображений удобства использования в СКС применяются двойные шнуры. Одинарный вариант шнуров на практике требуется достаточно редко и для подключения некоторых видов измерительного оборудования

Оптические оконечные шнуры входят в состав подсистемы сетевого оборудования. Они состоят из отрезка двойного кабеля для шнуров, с одной стороны которого установлена вилка двойного SC -разъема для подключения к информационной розетке на рабочем месте или к коммутационному оборудованию в кроссовой либо разъем FC. На втором конце шнура предусмотрена одна двойная или две одиночные вилки оптического разъема типа, необходимого для подключения к сетевому оборудованию.

2.6 АДАПТЕРЫ

Оптические адаптеры, как и оконечные шнуры, используются в подсистеме подключения сетевого оборудования. Основным назначением этих изделий является обеспечение возможности подключения друг к другу вилок разъемов разных типов. Адаптеры применяются в процессе выполнения коммутации при отсутствии нужного вида оконечных шнуров. Наиболее широкое распространение на практике получили следующие элементы этого вида:

* переходные розетки;

* FM -разъемы.

Переходные розетки применяются для подключения вилок разъемов двух различных типов. Это устройство представляет собой проходную розетку с общей центрирующей гильзой и гнездами двух разных типов по обе стороны.

FM -разъемы (female-male) обеспечивают подключение вилки разъема одного типа к розетке разъема другого типа. Они представляют собой вилку, задняя часть которой выполнена в виде гнезда розетки для подключения в нее наконечника вилки разъема другого типа. Изделия этого типа используются для перехода с одного типа вилки на другой в случае отсутствия переходного шнура, а также в измерительных целях, так как эффективно защищают излучатель или фотодиод прибора от механических повреждений при многочисленных подключениях. [5]



3. ПРИМЕНЕНИЕ СКС В СЕТЯХ FTTB

3.1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СКС В МНОГОКВАРТИРНОМ ДОМЕ

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. Для коммутационного оборудования, важны его параметры. Для монтажа и дальнейшей эксплуатации коммутационного оборудования необходимы технические помещения или кроссовые шкафы. Все кабели, обязательно заводятся на коммутационное оборудование, на котором осуществляются все необходимые подключения и переключения в процессе эксплуатации кабельной системы. Это обеспечивает гибкость СКС.

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

Кроссовый шкаф, в котором размещается коммутационное оборудование СКС, сетевое и другое вспомогательное оборудование. Желательно ее размещение вблизи вертикального стояка, с системой контроля доступа.

Во всей СКС может быть только одна магистральная подсистема, а в каждом здании может присутствовать не более одного узла доступа. Можно располагать узел доступа и РУЗ, если они расположены в одном здании. Аналогично РУЗ может быть совмещена с РУЭ, если они расположены на одном этаже.

СКС включает в себя следующие компоненты:

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;

информационные розетки;

3.2 ОБОРУДОВАНИЕ ДОМОВОГО УЗЛА ДОСТУПА

Количество узлов доступа в здании выбирается с учетом максимально возможного расстояния между вводом кабеля в квартиру абонента и узлом доступа. Оно не должно превышать 100 метров. При наличии чердачных помещений, в которых возможно размещение оборудования, узлы доступа организуются в чердачных помещениях. В зданиях с перепадом этажности, узлы доступа размещаются в подвале (при наличии проходных подвалов). при невозможности установки УД на чердаке или в подвале, оборудование размещается на лестничной клетке, или на последнем этаже здания.

Комплектация узла доступа представляет собой антивандальный шкаф настенного типа, в который устанавливается коммутатор рабочей группы, поддерживающий 24 порта 10/100Base-T и не менее 2 портов 1000Base-LX для подключения магистрали с помощью патчкордов FC-LC. Корпус оптического магистрального кросса обеспечивает монтаж до 16-портов.

Можно использовать 24-портовую патч-панель RJ-45, на которой кроссируются либо пары абонентского кабеля, либо многопарного кабеля распределительной подсистемы с последующим подключением к портам 10/100Base-T коммутатора с помощью патчкордов UTP Cat. 5e RJ-45, уложенных в направляющих органайзера. Оборудование УД должно быть размещено в антивандальных шкафах. [6]



4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПУТЕЙ ПЕРЕДАЧИ СКС В СЕТЯХ FTTB

4.1 РАСЧЕТ ЗАТУХАНИЯ КАБЕЛЕЙ UTP

Под собственным затуханием кабеля понимается затухание при работе в идеальных условиях.

В обобщенном виде его величину теоретически можно определить как реальную часть так называемого коэффициента распространения г, который связан с первичными параметрами следующим простым соотношением:

г=?((R+jщL)(G+jщC)) (1)

В процессе реальной эксплуатации это условие выполняется не во всех случаях, что обычно сопровождается увеличением затухания.

Основной причиной несоответствия параметров линии нормируемым является недостаточное качество монтажа, поэтому их расчёт производится идеализированно для максимальной длины (100 м), а параметры линии оцениваются по факту измерений на уже смонтированной линии.

По стандарту TIA/EIA-568-А на длине 100 м и при температуре 20° С частотная характеристика A (f) максимально допустимого затухания, начиная с 0,772 МГц, для кабелей категорий 3, 4 и 5 определяется согласно следующему выражению

A (f) = k1vf + k2f + k3vf, (2)

где А, дБ максимальное допустимое затухание,

f, МГц частота сигнала,

k1, k2, k3 константы, определяемые в зависимости от категории



Таблица 3 Константы, в зависимости от категории кабеля

Категория кабеля	K1	K2	K3
3	2,320	0,238	0,000
4	2,050	0,043	0,057
5	1,967	0,023	0,050

Кроме аналитического задания величины затухания стандарт TIA/EIA-568-А определяет этот параметр также в табличной форме с расширением нормируемых значений в область нижних частот.

4.2 РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНОГО ЗАТУХАНИЯ

Стандарт TIA/EIA-568-A нормирует минимальные значения переходного затухания на ближнем конце при длине кабеля 100 м.

Для определения минимально допустимого параметра NEXT на частотах, превышающих 0,772 МГц, используется следующее выражение:

NEXT (f) = NEXT (0,772) - 15 lg (f/0,772) (3)

где NEXT (0,772) минимально допустимое переходное затухание на ближнем конце на частоте 0,772 МГц, которое для кабелей категорий 3, 4 и 5 принимается равным 43, 58 и 64 дБ соответственно f, МГц частота сигнала.

Дополнительно стандарт нормирует значения NEXT на частотах менее 0,772 МГц, что бывает необходимо для некоторых приложений.

4.3 РАСЧЕТ ЗАЩИЩЕННОСТИ ЛИНИИ

Для оценки качества передачи информации в технике проводной связи широко используется параметр защищенности от помех, или просто защищенности, который представляет собой разность между уровнями полезного сигнала и помехи в рассматриваемой точке.

Для расчетной модели уровень сигнала составляет Р_с = Р_пер А, а уровень переходной помехи Р_пп = Р_пер NEXT. Защищенность согласно определению будет равна:

...