Okablowanie strukturalne, a normy

Transkrypt

1 1) Wprowadzenie Jeszcze nie tak dawno podstawowymi narzêdziami do pracy biurowej by³y d³ugopis, kartka papieru oraz liczyd³o lub kalkulator. Gwa³towny rozwój elektroniki i informatyki spowodowa³, e prawie ka dy wspó³czesny pracownik umys³owy musi byæ wyposa ony w narzêdzia u³atwiaj¹ce mu komunikowanie siê z innymi ludÿmi (telefon, fax, poczta elektroniczna, Internet) oraz u³atwiaj¹ce pracê biurow¹ (komputer). Jednak po ytek z wielu pracowników wyposa onych w oddzielne komputery jest niewspó³miernie mniejszy, ni po ytek z tej samej liczby pracowników u ytkuj¹cych swoje komputery spiête w sieæ lokaln¹ LAN (z ang. Local Area Network). atwoœæ wymiany informacji, mo liwoœæ dzielenia zasobów sieciowych (danych, drukarek sieciowych) oraz u ytkowania oprogramowania do pracy grupowej np. programy dla in ynierów do projektowania wspó³bie nego powoduj¹, e sieci komputerowe s¹ obecnie podstawowym wyposa eniem biura. Fakt ten nie umkn¹³ uwadze osób zajmuj¹cych siê projektowaniem i wznoszeniem budynków biurowych, które oprócz standardowych instalacji, takich jak centralne ogrzewanie, instalacja elektryczna czy klimatyzacja, zaczê³y wyposa aæ pomieszczenia przeznaczone na biura w instalacje okablowania przeznaczon¹ dla telefonów i sieci komputerowych. Takie sieci okablowania, przeznaczone do przysz³ych zastosowañ teleinformatycznych nazywamy sieciami okablowania strukturalnego, a ich kolebk¹ s¹ Stany Zjednoczone. 1) Po co s¹ normy? Bardzo szybko pojawili siê zwolennicy okablowania strukturalnego, doceniaj¹cy jego niew¹tpliwe zalety. Mo liwoœæ wynajêcia biura standardowo wyposa onego w sieæ komputerow¹, bez koniecznoœci kosztownych adaptacji, sprzyja³a rozwojowi tej dziedziny techniki. Jednak wraz z rozwojem okablowania zaczê³y pojawiaæ siê problemy. atwo by³o postanowiæ, e nowo budowane biura bêd¹ standardowo wyposa ane w uniwersalny system okablowania, trudniej jednak by³o to zrealizowaæ. Mnogoœæ rozwi¹zañ na rynku obejmuj¹cych ró ne rodzaje kabla (wspó³osiowy, wspó³osiowy z dwoma przewodami wewnêtrznymi, skrêtka ekranowana i nie ekranowana), ró ne rodzaje sprzêtu aktywnego wyposa onego w ró ne typy z³¹cz, posiadaj¹ce odmienne wymagania techniczne oraz ró ne dopuszczalne d³ugoœci toru transmisyjnego powodowa³y, e bardzo trudno by³o wykonaæ sieæ do zastosowañ uniwersalnych. Pojawi³a siê potrzeba normalizacji, czyli stworzenia oficjalnych dokumentów zawieraj¹cych pewne ogólne ustalenia pozwalaj¹ce na wspó³pracê producentów kabli, sprzêtu aktywnego oraz innych elementów okablowania, dziêki czemu mo na by ³¹czyæ ze sob¹ elementy ró nych producentów i mieæ pewnoœæ ich prawid³owego wspó³dzia³ania. 1) Szerzej o normach. Jak ju wspomniano, kolebk¹ okablowania strukturalnego s¹ Stany Zjednoczone i tam powsta³y tak e pierwsze ustalenia legislacyjne. Podstawow¹ dla okablowania strukturalnego norm¹ jest EIA/TIA 568A ( TIA/EIA Building Telecommunications Wiring Standards ) wydana w grudniu 1995, która powsta³a na bazie normy EIA/TIA 568 (z³¹cza i kable do 16MHz) po uwzglêdnieniu biuletynów TSB 36 (kable do 100MHz), TSB 40 (z³¹cza do 100MHz), TSB 40A (z³¹cza i kable krosowe do 100MHz) oraz projektu SP-2840 (z³¹cza i kable do 100MHz ). Z czasem powsta³o szereg norm towarzysz¹cych, z których najwa niejsze to: - EIA/TIA 569 Commercial Building Telecommunications for Pathways and Spaces (Kana³y telekomunikacyjne w biurowcach) - EIA/TIA 606 The Administration Standard for the Telecommunications Infrastructure of Commercial Building (Administracja infrastruktury telekomunikacyjnej w biurowcach) - EIA/TIA 607 Commercial Building Grounding and Bonding Requirements for Telecommunications (Uziemienia w budynkach biurowych) - TSB 67 Transmission Performance Specification for Field Testing of Unshielded Twisted-Pair Cabling Systems (Pomiary systemów okablowania strukturalnego) - TSB 72 Centralized Optical Fiber Cabling Guidelines (Scentralizowane okablowanie œwiat³owodowe) - TSB 75 Nowe rozwi¹zania okablowania poziomego dla biur o zmiennej aran acji wnêtrz TSB 95 Additional Transmission Performance Guidelines for 4-Pair 100 W Category 5 Cabling Na podstawie norm amerykañskich powsta³a norma miêdzynarodowa ISO/IEC Information technology Generic cabling for customer premises. Z kolei w oparciu o normê miêdzynarodow¹ stworzono normê europejsk¹ EN Information technology Generic cabling systems zawieraj¹c¹ jednak e wiêcej unormowañ zwi¹zanych ze specyfik¹ rynków Unii Europejskiej. Inne europejskie normy zwi¹zane, to: - EN Okablowanie poziome - EN Okablowanie pionowe EN Okablowanie krosowe i stacyjne

2 Powy ej przedstawione normy stanowi¹ aktualnie obowi¹zuj¹ce na œwiecie unormowania w dziedzinie okablowania strukturalnego budynków. Jeœli chodzi o sytuacjê w Polsce, to ci¹gle nie ma zatwierdzonej polskiej normy. Powsta³ projekt takiego unormowanie bêd¹cy wiernym t³umaczeniem normy europejskiej (EN 50173), jednak e nie doczeka³ siê jeszcze zatwierdzenia. Byæ mo e koniecznoœæ dostosowania polskich rozwi¹zañ prawnych do rozwi¹zañ obowi¹zuj¹cych w Unii Europejskiej, bêd¹ca warunkiem koniecznym postawionym przez Uniê, bêdzie okazj¹ do powstania polskiego odpowiednika wspomnianej normy. Póki co, sieci okablowania strukturalnego w Polsce, budowane s¹ w oparciu o w³aœciwe normy zagraniczne. Wymienione normy okreœlaj¹ parametry techniczne torów okablowania strukturalnego przypisuj¹c im kategorie (norma amerykañska) lub klasy (norma miêdzynarodowa i europejska). Najwy sz¹, dotychczas zdefiniowan¹ kategori¹ by³a kategoria pi¹ta, zapewniaj¹ca przeniesienie sygna³ów w paœmie do 100MHz na odleg³oœæ 100m, odpowiada to klasie D. Jednak gwa³towny rozwój telekomunikacji spowodowa³, e dostêpne s¹ ju na rynku rozwi¹zania przewy szaj¹ce parametrami wymagania kategorii pi¹tej (klasy D), st¹d te œrodowisko producentów systemów okablowania strukturalnego oczekuje nowelizacji norm w celu ustalenia nowych kategorii (klas). Istniej¹ pewne propozycje odnoœnie nowo projektowanych kategorii, które dotychczas nie zosta³y jeszcze zatwierdzone odpowiedni¹ norm¹ (stan na grudzieñ 1999). Propozycje nowych norm s¹ nastêpuj¹ce: - kategoria 5E (z ang. Enhanced - ulepszona ), w której przewiduje siê pasmo transmisji, takie samo jak w kategorii 5, czyli do 100MHz, ale przes³uch zbli ny mierzony jest metod¹ PowerSum NEXT (Rys 1.), dochodzi pomiar parametru ELFEXT, Return Loss (zgodnie z biuletynem EIA/TIA/TSB 95); - kategoria 6 (klasa E) do 200 (250) MHz na z³¹czu RJ45 kategoria 7 (klasa F) do 600 MHz na nowym rodzaju z³¹cza kompatybilnym w dó³ z RJ45 Rys 1. Ró nice miêdzy pomiarem parametru NEXT i PowerSum NEXT 1) Podstawowe za³o enia sieci okablowania strukturalnego Normy traktuj¹ce o sieciach okablowania strukturalnego mówi¹, w jaki sposób nale y projektowaæ i budowaæ takie sieci, aby mog³y byæ eksploatowane z wykorzystaniem ró nego rodzaju sprzêtu aktywnego. Postaramy siê przybli yæ podstawowe zalecenia na podstawie normy europejskiej (EN 50173). Istot¹ okablowania strukturalnego jest, aby z ka dego punktu w budynku istnia³ ³atwy dostêp do sieci komputerowej (LAN) oraz us³ug telekomunikacyjnych. Jedynym sposobem uzyskania tego stanu jest system okablowania budynku posiadaj¹cy o wiele wiêcej punktów abonenckich, ni jest ich przewidzianych do wykorzystania w momencie instalacji. Wymaga to instalacji gniazd w regularnych odstêpach w ca³ym obiekcie, tak by ich zasiêg obejmowa³ wszystkie obszary, gdzie mo e zaistnieæ potrzeba skorzystania z dostêpu do sieci. Przyjmuje siê, e powinno siê umieœciæ jeden podwójny punkt abonencki (2xRJ45) na ka de 10 metrów kwadratowych powierzchni biurowej. Z wielu istniej¹cych topologii sieci ( gwiazda, pierœcieñ, szyna, po³¹czenie wielokrotne) w okablowaniu strukturalnym stosuje siê topologiê gwiazdy, jako najbardziej uniwersaln¹ oraz gwiazdy hierarchicznej, w której poszczególne czêœci sieci ³¹czone s¹ miêdzy sob¹ tworz¹c kolejn¹ gwiazdê (Rys 2).

3 Rys 2. Topologie sieci zalecane przez normê EN W sieci okablowania strukturalnego wyró nia siê nastêpuj¹ce elementy tworz¹ce strukturê sieci: 1. Okablowanie pionowe (wewn¹trz budynku) - kable miedziane lub/i œwiat³owody u³o one zazwyczaj w g³ównych pionach (kana³ach) telekomunikacyjnych budynków, realizuj¹ce po³¹czenia pomiêdzy punktami rozdzielczymi systemu. 2. Punkty rozdzielcze - miejsca bêd¹ce wêz³ami sieci w topologii gwiazdy, s³u ¹ce do konfiguracji po³¹czeñ. Punkt zbiegania siê okablowania poziomego, pionowego i systemowego. Zazwyczaj gromadz¹ sprzêt aktywny zarz¹dzaj¹cy sieci¹ (koncentratory, prze³¹czniki itp.). Najczêœciej jest to szafa lub rama 19-calowa o danej wysokoœci wyra onej w jednostkach U (1U=45 mm). 3. Okablowanie poziome - czêœæ okablowania pomiêdzy punktem rozdzielczym, a gniazdem u ytkownika. 4. Gniazda abonenckie - punkt przy³¹czenia u ytkownika do sieci strukturalnej oraz koniec okablowania poziomego od strony u ytkownika. Zazwyczaj s¹ to dwa gniazda RJ-45 umieszczone w puszce lub korycie kablowym. 5. Po³¹czenia systemowe oraz terminalowe - po³¹czenia pomiêdzy systemami komputerowymi a systemem okablowania strukturalnego. Po³¹czenia telekomunikacyjne budynków - czêsto nazywane okablowaniem pionowym miêdzybudynkowym lub okablowaniem kampusowym. Zazwyczaj realizowane na wielow³óknowym zewnêtrznym kablu œwiat³owodowym. Punkty rozdzielcze mo na podzieliæ na: - Miêdzybudynkowy punkt rozdzielczy (Campus Distributor ozn. CD), bêd¹cy centralnym miejscem danej sieci lokalnej; - Budynkowy punkt rozdzielczy (Building Distributor ozn. BD), bêd¹cy centrum sieci w obrêbie budynku; Piêtrowy punkt rozdzielczy (Floor Distributor ozn. FD) bêd¹cy miejscem po³¹czenia wszystkich kabli na danej kondygnacji. Schemat uk³adu punktów rozdzielczych wg. EN przedstawia Rys 3. oraz Rys 4.

4 Rys 4. Elementy systemu okablowania strukturalnego. Istniej¹ œcis³e zalecenie odnoœnie d³ugoœci poszczególnych segmentów okablowania strukturalnego (Rys 5), i tak: - ca³kowita d³ugoœæ okablowania poziomego nie mo e przekroczyæ 90m a sumaryczna d³ugoœæ kabla krosowego, kabla stacyjnego oraz kabla przy³¹czeniowego sprzêtu aktywnego nie mo e przekroczyæ 10m; d³ugoœæ okablowania pionowego budynku nie powinna przekraczaæ 500m, a okablowania pionowego miêdzybudynkowego 1500m, w sumie 2000m. Odleg³oœæ t¹ mo na zwiêkszyæ do 3000m, jeœli zostanie zastosowany œwiat³owód jednomodowy. Rys 5. Dopuszczalne d³ugoœci poszczególnych segmentów okablowania.

5 Norma zaleca równie, jakiego typu media nale y stosowaæ w poszczególnych segmentach okablowania (Tabela 1) oraz typy kabli (Tabela 2). Tabela 1. Zalecane media w poszczególnych segmentach sieci. Tabela 2. Zalecane typy kabla w poszczególnych segmentach sieci. Ustalono piêæ klas aplikacji w zale noœci od wymaganej szerokoœci pasma przenoszenia (Tabela 3), dla ka dej klasy dostêpne s¹ ró ne, maksymalne d³ugoœci okablowania (Tabela 4). Tabela 3 Klasy aplikacji. Przewodniki okablowania poziomego musz¹ byæ zaterminowane zgodnie z zalecan¹ sekwencj¹, czyli je nale y przy³¹czaæ do pinów z³¹cza w odpowiedniej kolejnoœci. Norma europejska nakazuje jedynie odpowiedni rozk³ad par w z³¹czu (Rys 6), istniej¹ dwie ogólnie stosowane sekwencje (568B i 568A), które spe³niaj¹ to wymaganie (Rys. 7). Producenci okablowania strukturalnego zalecaj¹ stosowanie jednej okreœlonej sekwencji (np. firma Molex Premise Networks zaleca stosowanie sekwencji 568B).

6 Tabela 4 Kategorie medium i klasy aplikacji. Rys 6. Sposób przy³¹czania par do wtyku (widok z przodu). Rys 7. Najczêœciej stosowane sekwencje w systemach okablowania strukturalnego. Norma EN normuje wiêkszoœæ zagadnieñ zwi¹zanych z okablowaniem strukturalnym, poni ej zostan¹ wymienione najwa niejsze: - Okablowanie poziome powinno biec nieprzerwanie od punktu dystrybucyjnego do punktu abonenckiego, norma dopuszcza jednak umieszczenie jednego punktu ( tzw. Punktu Konsolidacyjnego z ang. Transition Point), w którym okablowanie poziome jest nieci¹g³e, ale w którym wszystkie pary s¹ po³¹czone mechanicznie 1:1. Punkt ten nie mo e byæ wykorzystywany do administrowania sieci (nie mo na dokonywaæ po³¹czeñ krosuj¹cych). - Istniej¹ ogólne zalecenia, które mówi¹, e na ka de 10m2 powierzchni biurowej nale y przewidzieæ jeden punkt abonencki (2xRJ45), na ka de 1000m2 powierzchni biurowej powinien przypadaæ jeden piêtrowy punkt rozdzielczy. Jeden punkt rozdzielczy powinien byæ przewidziany na ka dym piêtrze. Je eli na danym piêtrze jest ma³e nasycenie punktami abonenckimi, mo e ono byæ obs³u one z innego piêtrowego punktu rozdzielczego (np. po³o onego piêtro ni ej). - Wszystkie u yte kable powinny byæ zaterminowane. - Sieæ okablowania strukturalnego jest systemem pasywnym i jako taka nie wymaga potwierdzenia kompatybilnoœci magnetycznej EMC (wg. EN 50173). - W obrêbie sieci powinno siê u ywaæ kabli o jednakowej impedancji nominalnej (np. 100W) oraz œwiat³owodów o jednakowych parametrach w³ókna (jednakowej œrednicy). - Dla sieci klasy D maksymalna d³ugoœæ, na której mo e nast¹piæ rozplot par przy z³¹czu wynosi 13mm. - Wszystkie elementy okablowania powinny byæ czytelnie oznaczone unikalnym numerem, po wykonaniu instalacji nale wykonaæ dokumentacjê sieci, która powinna byæ przechowywana i aktualizowana przez administratora sieci. - Nale y stosowaæ wtyki i gniazda niekluczowane. 1) Ró nice pomiêdzy normami W obecnej sytuacji prawnej, projektuj¹c okablowanie strukturalne nale y zdecydowaæ siê na jedn¹ konkretn¹ normê i konsekwentnie opieraæ siê na jej wytycznych. Generalnie w normach opisane jest okablowanie strukturalne, którego idea i za³o enia s¹ prawie identyczne, ró ni¹ siê jednak pomiêdzy sob¹ w szczegó³ach, o których warto pamiêtaæ. W tabeli 5 zebrane zosta³y ró nice pomiêdzy g³ównymi za³o eniami w poszczególnych normach.

7 Tabela 5. Ró nice miêdzy standardami ISO i EIA/TIA 568A Norma miêdzynarodowa ISO i europejska EN wprowadzaj¹ pewn¹ próbê definicji obszaru zastosowañ okablowania strukturalnego. Zgodnie z nimi o okablowaniu strukturalnym mo emy mówiæ w przypadku sieci o promieniu do 3000m, powierzchni biurowej do m2 i dla maksymalnie osób. Jednak wytyczne normy w konkretnych zastosowaniach nie musz¹ byæ szczegó³owo przestrzegane. Norma amerykañska TIA/EIA 568A nie wprowadza tego typu opisu. Najbardziej widoczn¹ ró nic¹ pomiêdzy normami jest sposób okreœlania mo liwoœci okablowania. W normie amerykañskiej funkcjonuje okreœlenie kategorii okablowania (np. kategoria 5), natomiast w normie miêdzynarodowej wymienia siê klasy okablowania (np. klasa D). W przysz³ych normach proponuje siê, aby ten sposób nazewnictwa zosta³ ujednolicony. W tabeli 6 zebrana zosta³a klasyfikacja okablowania wg ró nych norm. Tabela 6. Nazewnictwo punktów dystrybucyjnych Z instalacyjnego punktu widzenia najwiêksze ró nice dotycz¹ odleg³oœci w poszczególnych segmentach sieci. Zgodnie ze wszystkimi normami, maksymalna odleg³oœæ w okablowaniu pionowym i miêdzybudynkowym pomiêdzy miêdzybudynkowym i poœrednim punktem dystrybucyjnym, wynosi 2000 metrów przy u yciu wielomodowego kabla œwiat³owodowego, natomiast dodatkowo norma europejska EN dopuszcza, przy wykorzystaniu œwiat³owodu jednomodowego, maksymaln¹ odleg³oœæ do 3000 m. W okablowaniu pionowym dla linii telefonicznych, norma amerykañska TIA/EIA 568A dopuszcza maksymaln¹ odleg³oœæ 800 metrów przy wykorzystaniu wieloparowego kabla miedzianego kategorii 3. Okablowanie pionowe wykonane na kablu miedzianym kategorii 5 (klasy D) mo e mieæ d³ugoœæ maksymaln¹ do 90 metrów. Sumaryczna d³ugoœæ kabli krosowych w punkcie dystrybucyjnym i przy³¹czeniowych obszaru roboczego dla jednego toru nie mo e przekroczyæ 10 metrów. Zgodnie z norm¹ amerykañsk¹ TIA/EIA 568A d³ugoœæ kabla przy³¹czeniowego nie mo e przekroczyæ 3 metrów, natomiast zgodnie z norm¹ miêdzynarodow¹ ISO i europejsk¹ EN maksymalna d³ugoœæ kabli krosowych w punkcie dystrybucyjnym nie mo e przekroczyæ 5 metrów. W zwi¹zku z tym kabel przy³¹czeniowy mo e mieæ d³ugoœæ do 5 metrów (ISO i EN 50173). Ponadto normy miêdzynarodowa ISO i europejska EN dopuszczaj¹ stosowanie dodatkowych po³¹czeñ pomiêdzy punktami dystrybucyjnymi

8 tego samego poziomu (np. pomiêdzy poœrednimi punktami dystrybucyjnymi jak na rysunku 3). Z ciekawostek technicznych nale y dodaæ, e klasa D okablowania strukturalnego odnosi siê tylko do czteroparowych kabli miedzianych, zarówno ekranowanych (FTP, STP, SFTP), jak i nieekranowanych (UTP), normy miêdzynarodowa ISO i europejska EN nie specyfikuj¹ wymagañ dla wieloparowych kabli telefonicznych. 1) S³owniczek FEXT (z ang. Far End Crosstalk) Przes³uchy na odleg³ym koñcu kabla; zak³ócenie mierzone na przeciwnym koñcu kabla ni sygna³ wywo³uj¹cy zak³ócenie. Jest to parametr ³atwy do pomiaru, ale trudny do wyspecyfikowania w normach - wartoœæ jest zale na od d³ugoœci (a wiêc t³umienia) kana³u transmisji. ELFEXT (z ang. Equal-Level Far End Crosstalk) - przes³uchy oraz sygna³ zak³ócaj¹cy mierzone s¹ na przeciwnym koñcu kabla w stosunku do nadajnika. Wartoœæ uwzglêdnia d³ugoœæ kana³u i mo e byæ ³atwo wyspecyfikowana w normach. NEXT (z ang. Near End Crosstalk) - Najczêstszy sposób pomiaru przes³uchu zbli nego, polega na pomiarze poziomu sygna³u zaindukowanego w jednej parze przewodników, pochodz¹cego od sygna³u z dowolnej z trzech pozosta³ych par. PowerSum NEXT - polega na pomiarze poziomu sygna³u indukowanego w danej parze od sumy sygna³ów pochodz¹cych od wszystkich pozosta³ych par. Przes³uch zbli ny mierzony w ten sposób jest znacznie wiêkszy od mierzonego metod¹ tradycyjn¹ i lepiej oddaje charakter rzeczywistych przes³uchów wystêpuj¹cych w torze transmisyjnym. Bardzo istotny parametr dla instalacji w których bêd¹ dzia³a³y protoko³y transmisyjne wykorzystuj¹ce do transmisji wszystkie cztery pary przewodnika (np. Ethernet 100VG-AnyLAN, Ethernet 1000Base-T). Return Loss straty odbiciowe. Parametr ten okreœla wartoœæ sygna³u odbitego, co spowodowane jest niedopasowaniem (odbiciem) impedancji wzd³u kana³u transmisyjnego. Sygna³ ten mo e byæ Ÿród³em zak³óceñ dla sygna³u u ytecznego, co jest bardzo istotne w przypadku transmisji w dwóch kierunkach jednoczeœnie (np. przy Ethernet 1000Base-T). kabel krosowy jest to giêtki kabel zakoñczony z dwóch stron z³¹czem (RJ45, KATT, ST, SC), s³u ¹cy do wykonywania po³¹czeñ w punkcie dystrybucyjnym (np. pomiêdzy urz¹dzeniem aktywnym, a panelem z zakoñczeniami okablowania poziomego). kabel przy³¹czeniowy - jest to giêtki kabel zakoñczony z dwóch stron z³¹czem (RJ45, ST,SC), s³u ¹cy do wykonywania po³¹czeñ pomiêdzy punktem abonenckim, a urz¹dzeniem aktywnym u ytkownika (kart¹ sieciow¹, telefonem, drukark¹ sieciow¹). Literatura: 1. Norma TIA/EIA Telecommunications Building Wiring Standards. 2. Norma ISO/IEC Norma CENELEC EN Projekt normy prpn Wydanie specjalne miesiêcznika Networld Vademecum Teleinformatyka cz.3 ; 6. Materia³y szkoleniowe firmy Molex Premise Networks ; Autorzy: Krzysztof Ojdana Asystent Koordynatora ds. Produktu Molex Premise Networks Jacek Browarski Specjalista ds. Wsparcia Technicznego Molex Premise Networks