Структурована кабельна система

10


Забезпечення високої пропускної здатності передавального тракту – найважливіше питання при проектуванні та інсталяції технічних систем безпеки. Він особливо актуальний, якщо необхідно вирішити проблему передачі відеосигналу, тому що системи відеоспостереження – це високоінформативні системи, обсяг переданої інформації та даних в них значно вище, ніж, наприклад, в охоронно-пожежної сигналізації. Фахівці знають: якщо передавальний тракт не забезпечить необхідної пропускної здатності мережі, всі розмови про нюанси роботи якісної відеоапаратури можуть перетворитися, по суті, порожній звук.

Все більш часто стикаючись з подібною проблемою, замовники при інсталяції комплексних охоронних систем звертаються не просто до постачальників обладнання, а до організацій, що будують структуровані кабельні системи (СКС) для підключення на їх базі систем відеоспостереження. Можна навести чимало прикладів, коли компанії, що спеціалізуються на створенні СКС, успішно входили на ринок технічних систем безпеки.

Для цих нотаток є й ще один вагомий привід: не так давно вийшов новий міжнародний стандарт на СКС. Вважаю за необхідне зупинитися детальніше на питаннях побудови структурованих кабельних систем для систем безпеки. Може бути, це покладе початок обговорення технічних рішень, пропонованих у даній області.

СКС – слабкострумова телекомунікаційна кабельна система, що обслуговує всі інженерні системи, розташовані в будівлі. СКС повинна відповідати наступним вимогам:

– мати стандартизованную структуру і топологію;

– використовувати тільки стандартні компоненти (кабелі, розподільні пристрої, роз’єми і т. д.);

– забезпечувати стандартизовані електромагнітні параметри (загасання, ширина смуги пропускаються частот і ін) ліній зв’язку, організованих з її допомогою;

– управлятися (адмініструватися) стандартизованими методами.

Структурована кабельна система представляє собою ієрархічну кабельну систему будівлі або групи будівель, розділену на структурні підсистеми.

Структурована кабельна система складається з:

– набору кабелів (мідних та/або оптичних);

– комутаційних панелей;

– з’єднувальних шнурів;

– кабельних роз’ємів;

– модульних гнізд;

– інформаційних розеток (ІР);

– допоміжного обладнання.

Всі перераховані елементи інтегруються в єдину систему і експлуатуються відповідно до певних правил.

Всі СКС повинні будуватися за єдиними правилами, мати однакові засоби комутації і підключення обладнання, забезпечувати заздалегідь відомі параметри середовища передачі даних. Останнім часом почала формуватися концепція побудови кабельної системи, тобто пристрою, виконаного з компонентів стандартизованого ряду, побудованого за модульним принципом, що має наперед заданими характеристиками, які забезпечують працездатність апаратури, підключеної до СКС. Дивно, але ці ідеї, давно прийняті і реалізовані, зокрема, в машинобудуванні (стандартний ряд різьбових з’єднань, підшипників та ін.), тільки тепер почали завойовувати позиції в галузі телекомунікацій [2].

Історія питання
Початок 50-х рр. минулого століття – дата народження перших телефонних мереж. В 80-е рр. з’явилися перші кабельні рішення: IBM пов’язувала свої мейнфрейми з допомогою 93-омного коаксіального кабелю RG-62 по топології «зірка». Перші кабельні рішення були представлені найбільшими виробниками комп’ютерного та телефонного устаткування і спиралися на закриті технології. Багато розробки переслідували виключно приватні цілі та завдання конкретної організації. Народжуваний ринок локальних мереж страждав від хронічного відсутність однаковості, що було неминуче через зміни структури галузі.

1987 рік – комітет TR41.8 (Асоціації електронної промисловості) почав розробку стандарту для кабелів, що розміщуються всередині будинків.

1989 рік – дослідна організація Underwriters Laboratories спільно з фірмою Anixter розробила нову класифікацію кабелів на витих парах.

1991 рік – публікація специфікації ANSI/EIA/TIA-568. Розробники – Асоціація електронної промисловості (Electronic Industry Association – EIA) та Асоціація виробників засобів зв’язку (Telecommunications Industries Association – TIA).

Справедливості заради треба визнати, що досить довго навіть законослухняні західні компанії ігнорували рекомендації комітетів за стандартами. Це почасти й стало причиною того, що знизилась якість наданих на ринку послуг.

Недотримання вимог до монтажу і розміщення СКС, її терминированию і тестування було досить частим явищем. У зв’язку з цим гостро постала проблема підвищення кваліфікації працівників галузі. Та й доробка самих стандартів незабаром стала нагальною необхідністю. З’явилися серйозні інститути з відмінною репутацією: TIA і CBM. Ці інститути розгорнули активну роботу з метою підвищити інформованість про домінуючих стандартах та надати належне навчання тим, хто цього прагнув.

1995 рік – прийнято два основних нормативно-технічних документа, що описують СКС як технічний об’єкт. Це американський стандарт TIA/EIA-568-A і міжнародний стандарт ISO/IEC 11801.

Незважаючи на те що обидва основних документа описують один і той же технічний об’єкт, вони мають досить серйозні концептуальні відмінності, розглядаючи СКС з різних позицій, і в значній мірі взаємно доповнюють один одного. Стандарт другого покоління TIA-568-A (Commercial Building Telecommunications Cabling Standard) суттєво відрізнявся від попереднього документа тим, що застосування коаксіального кабелю не рекомендувалося для побудови новостворюваних СКС і одночасно було дозволено використання одномодових волоконно-оптичних кабелів в магістральних підсистемах.

У зв’язку з бурхливим розвитком інформаційних технологій, необхідністю трансляції всі великих потоків інформації у вересні 2002 р. опублікована друга редакція стандарту ISO/IEC IS 11801:2002(Е), в якому введено нові параметри й уточнені значення традиційних параметрів компонентів і трактів на основі витих пар для забезпечення передачі в горизонтальній підсистемі інформаційних потоків мережевих інтерфейсів Gigabit Ethernet і аналогічних їм.

З 2002 р. по даний час розвиток інформаційних технологій пішло не по дорозі різкого збільшення обсягу трансльованих потоків інформації, як це прогнозувалося, а по шляху поліпшення технологічності самих мереж. У зв’язку з цим у 2008 р. була прийнята нова редакція стандарту ISO/IEC IS 11801:2008(Е). Цей стандарт є досить об’ємним і серйозним документом, що описує всі особливості побудови та проектування СКС.

На жаль, в Росії на сьогоднішній день у групі стандартів ГОСТ Р 34 «Інформаційна технологія» відсутній національний стандарт СКС. Тому російські проектувальники, розробники, постачальники, інсталятори, власники СКС змушені у своїй роботі виходити з міжнародних стандартів.

Складові СКС
Якщо СКС спроектована і інстальована правильно, вона може служити 25 років і більше і таким чином є капітальною системою. Обслуговується СКС так само, як і будь-капітальна система: регулярні огляди та перевірки, звані тестуванням і сертифікацією системи на відповідність стандартам певного класу. Можливі профілактичні ремонти цієї системи, регламентні роботи, перемикання і т. д. Будувати і давати гарантії на структуровану кабельну систему мають право тільки сертифіковані спеціалісти.

Для можливості класифікації та сертифікації структурованої кабельної системи необхідно знати, що електромагнітні характеристики СКС визначені стандартом ISO/IEC 11801:2008 (Е) для певних конфігурацій: каналу та стаціонарної лінії.

Стаціонарна лінія (Permanent Link) – це пасивний ділянку СКС між двома безпосередньо з’єднаними між собою крапками (інтерфейсами) приєднання до неї, за яким може бути переданий сигнал. Тобто стаціонарна лінія – це стаціонарний кабель та з’єднувачі на його кінцях (рис. 1). Стаціонарна лінія призначена для перевірки робочих характеристик стаціонарного компонента кабельної проводки.

Поняття Permanent Link введено для того, щоб визначити тестову конфігурацію, максимально точно характеризує параметри стаціонарної частини кабельної системи. Конфігурація Permanent Link вимагає, щоб вклади з’єднувальних кабелів, які використовуються для доступу до досліджуваної лінії, виключалися з результатів вимірювань. Тому граничні тестові значення для Permanent Link відрізняються від значень для Link на величину, що відноситься на рахунок з’єднувальних кабелів тестера згідно апріорної оцінки. Загальна довжина лінії Permanent Link може досягати 90 м.

До складу стаціонарної лінії не входять шнури, використовувані для підключення передавального і приймаючої пристроїв, так само як і ніякі комутаційні шнури.

Канал (Channel) – це пасивний тракт, здатний передавати сигнал з кінця в кінець, який з’єднує два будь-яких активних блоку електронної апаратури, наприклад, робочу станцію і комутатор LAN (рис. 2).

Канал (Channel), відповідно до стандарту ISO/IEC 11801:2008(E), – це тракт взаємодії між собою активного мережевого обладнання. Поняття запроваджено з 1999 р. Канал включає в себе стаціонарну лінію СКС і різноманітні шнури, використовувані для підключення. Канал як об’єкт вимірювань – така модель була введена для досягнення найкращої апроксимації підсумкової конфігурації користувача системи.

Стандарт описує два принципово різних об’єкта вимірювань: стаціонарна лінія (Permanent Link) і канал (Channel). У документі наводяться відповідні норми для обох об’єктів. При наявності спеціальних вимог на етапі приймально-здавальних випробувань може бути виконана вибіркова або суцільна перевірка параметрів каналу або стаціонарної лінії.

З моделлю каналу зручно працювати під час поточної експлуатації СКС при пошуку та усунення несправностей.

Обмеження по продуктивності для симетричних кабелів жорстко задають компоненти, на базі яких створюється канал (ISO/IEC 11801:2008(E)). Для максимальних величин – це 90 м одножильного мідного кабелю, 10 м різноманітних шнурів і 4 зчленування (1 зчленування – це сполучені разом вилка та розетка). Для класу F у чинній версії стандарту допускається тільки 2 зчленування.

Як відомо, активні комутатори, відеореєстратори та інше подібне обладнання пред’являють до каналів передачі інформації різні вимоги по смузі пропускання частот. Тому електричні канали та лінії розбиті на шість класів: A, B, C, D, E, F. Канали та лінії зазначених класів забезпечують гарантовану підтримку відповідних класів і всіх нижчих класів. Компоненти, з яких складається структурована кабельна система (кабелі, коннектори, вилки, гнізда), також класифікуються у стандарті ISO/IEC 11801:2008(E) по ширині пропускаються частот, різні вимоги пред’являються і до якості монтажу.

Класи додатків

Клас А: лінії, специфіковані до 100 кГц для голосу і низькошвидкісної передачі даних – передача відеосигналу.

Клас B: лінії, специфіковані до 1 МГц для середньошвидкісних передачі даних – швидкість передачі 1 Мбіт/с.

Клас С: лінії, специфіковані до 16 МГц для високошвидкісної передачі даних – швидкість передачі 10 Мбіт/с.

Клас D: лінії, специфіковані до 100 МГц для надшвидкісної передачі даних – швидкість передачі 100 Мбіт/с – 1 ГГбит/с.

Клас E: лінії, специфіковані до 250 МГц для надшвидкісної передачі даних зі швидкістю до 1 ГГб/с.

Клас F: лінії, специфіковані до 600 МГц для надшвидкісної передачі даних зі швидкістю 1 ГГб/с – 10 ГГб/с.

Тобто якщо ми виберемо високоякісні камери відеоспостереження, які формують кадри з високим дозволом, а значить, з великим об’ємом, якісні відеореєстратори або комутатори, які транслюють отримане зображення в режимі живого відео в мережу, що також займе чималий обсяг трафіку, а трансляцію організуємо по кабельній системі, свідомо більш низького класу або неправильно спроектованої, то якість зображення буде безповоротно втрачено, не буде досягнуто також і режим живого відео. Отже, вкладені в апаратуру інвестиції себе не виправдають.

Крім частотного діапазону стандарт ISO/IEC:2008(E) висуває чіткі вимоги до параметрів каналів і стаціонарних ліній на основі витих пар, так і на основі волоконно-оптичних кабелів. Для систем на основі витих пар канали класів D, E, F повинні мати хвильовий опір 100 Ом, для класів A, B, C кращим є значення 100 Ом, але допускається і значення 150 Ом. Також стратіфіціруют такі параметри, як поворотні втрати, втрати введення, структурні поворотні втрати, захищеність на ближньому кінці (NEXT), сумарна перехідне загасання на ближньому кінці (PSNEXT), перехідне загасання на дальньому кінці (FEXT) і його сумарне значення (PSFEXT), співвідношення загасання і перехідного загасання на ближньому кінці (ACR), сумарна нормоване на втрати введення перехідне загасання на ближньому кінці (PSARC), нормоване на втрати введення перехідне загасання на дальньому кінці тракту (ELFEXT), сумарна нормоване на втрати введення перехідне загасання на дальньому кінці вводу (PSELFEXT), затримка сигналу (PD) і перекіс затримок (DS).

Використання параметрів кабельної структури неминуче і в процесі інсталяції системи відеоспостереження. Інсталятору необхідно розрахувати розташування джерела живлення і камери. Згідно з міжнародним стандартом ISO/IEC11801 вита пара категорії 5 (клас D) 100 МГц зі швидкістю передачі даних 1 ГГб/с має опір не більше 20 Ом на 100 м (реально близько 2 Ом на 100 м). На 300 м витої пари падає не більше 6 напруги. Тому джерело живлення можна підключити на відстані близько 300 м від камери. Для більш точних розрахунків необхідно тестувати структуровану кабельну систему.

Кілька слів доцільно сказати про СКС на основі волоконно-оптичних кабелів. Основні стандартизовані параметри ВОЛЗ – числова апертура (NA), загасання (A), коефіцієнт широкосмуговості (K).

У лініях, що використовують оптичний кабель для високошвидкісної і надшвидкісний передачі даних, не розглядається в якості обмежувача ширина смуги. Числове значення, зазначене в назві класу, визначає мінімальну довжину каналу у метрах, на якій канал цього класу гарантовано підтримує відповідну програму, якщо канал створений у відповідності з вимогами стандарту:

Клас OF-300: від 300 м.

Клас OF-500 : від 500 м.

Клас OF-2000: від 2 км.

Вищий клас OF-2000 забезпечує роботу додатків, у тому числі протоколу Gigabit Ethernet 1000Base-LX по одномодовому волокну OS1 до 2000 м при IL 4,56 дБ у вікні 1310 нм.

Клас OF-500 забезпечує роботу програми Gigabit Ethernet 1000Base-LX по багатомодовому волокну ОМ1, ОМ2 і ОМ3 до 500 м при IL 2,35 дБ у вікні 1300 нм.

Збільшення довжини каналу з 550 до 2000 м у вікні 1300 нм забезпечено за рахунок поліпшення профілю заломлення.

У стандарті закріплена ширина смуги пропускання (коефіцієнт широкополостности) при лазерному введенні не менше 2000 МГц х км у вікні 850 нм для волокон ОМ3.

Отже, вибір передавальної апаратури, наприклад активних комутаторів, для передачі відеосигналу необхідно робити або з урахуванням наявної СКС на об’єкті, або з урахуванням територіальної протяжності об’єкта і правил проектування структурованої кабельної системи на ВОЛЗ.

На закінчення необхідно звернути увагу на наступний факт.

Єдина компанія, яка проводить дослідження ринку СКС по всіх країнах світу, – незалежна консалтингова компанія BSRIA – Building Servies Research & Information Association, що знаходиться у Великобританії.

За даними офіційного звіту BSRIA по ринку мідних СКС за 2007 р. в Росії, СКС Eurolan займає 3-е місце з часткою ринку 8,7%, поступаючись тільки Typo Electronics (10,8%) і Systimax Solution (16,9 %).

ЛІТЕРАТУРА:
Мережі і системи зв’язку, № 6, 5 травня 2008, стор 11. Самарський П. А. Основи структуированных кабельних систем. М.: 2005.