Podstawy systemu okablowania strukturalnego

Podstawy systemu okablowania
strukturalnego
Sposób okablowania budynków wymaga podjęcia odpowiednich, rzetelnych decyzji w zakresie
telekomunikacji w przedsiębiorstwach. System okablowania jest podstawą (kręgosłupem wraz z
kanałami nerwowymi) wymiany informacji. Tylko dzięki otwartemu, strukturalnemu i
elastycznemu systemowi mogą zostać wykonane optymalnie trwałe i funkcjonalne rozwiązania.
Strefa okablowania międzybudynkowego
Głównym wymaganiem dla strefy okablowania międzybudynkowego jest objęcie okablowaniem
rozległej infrastruktury przedsiębiorstwa. Wstępny projekt dotyczący kablowanego obszaru jest
niezbędny po to, aby w przyszłości można w łatwy sposób zintegrować istniejącą część z nowymi
budynkami i aneksami. Dotychczasowe cechy wydajności okablowania powinny po rozbudowie
być nadal utrzymane. Całkowity projekt pokrywający jak największą powierzchnię może być
realizowany stopniowo w zależności od zapotrzebowania. Ten sposób postępowania zasadniczo
różni się od realizacji okablowania w strefie okablowania poziomego, gdzie projekt realizuje się w
całości, uwzględniając jednocześnie przyszłą rozbudowę systemu.
Wybór odpowiedniego medium do przesyłania
Do budowy sieci okablowania międzybudynkowego używa się kabli telefonicznych wieloparowych
i światłowodów.
Kable telefoniczne wieloparowe służą do połączenia przełącznic telekomunikacyjnych dla
transmisji o prędkościach standardowej, analogowej usługi telefonicznej w ramach pewnego
obszaru. Można zastosować te kable również dla specjalnych zastosowań w budynku, gdzie
częstotliwość przesyłania danych jest niska. Dla wszelkich usług związanych z większą szybkością
przesyłania danych zaleca się przede wszystkim okablowanie światłowodowe na bazie
wielowłóknowych kabli światłowodowych.
Rysunek 1. Strefa okablowania międzybudynkowego systemu okablowania strukturalnego
Kable miedziane (skrętkowe) do przesyłania danych nie mogą być stosowane w strefie
międzybudynkowej ze względu na podwyższoną tłumienność na długości większej od 90m.
Włókno wielomodowe gradientowe pozwala na przesyłanie sygnałów o szerokości pasma 4 GHz
w oknie 850 nm, przy zachowaniu odpowiednich przepisów dotyczących instalacji. Wartość
parametru szerokość pasma jest wystarczająca dla obecnie stosowanych aplikacji w strefie
okablowania międzybudynkowego. Zastosowanie włókna jednomodowego ogranicza się do użycia
w wyjątkowych sytuacjach. Zasadniczo używanie kabli światłowodowych w strefie okablowania
międzybudynkowego ma (pomijając fakt stosowania bez ograniczania długości) następujące zalety:
• pierwotna sieć na bazie techniki przewodów światłowodowych wspiera wszystkie usługi
telekomunikacyjne przy średniej i wysokiej szybkości przesyłania danych,
• możliwe jest uzyskanie wysokiej szybkości przesyłania danych, nawet przy dużej odległości
między punktami dystrybucyjnymi,
• technologia światłowodowa jest niepodatna na wpływ zakłóceń elektromagnetycznych, co
jest dodatkową korzyścią dla systemu,
• istnieją różne rodzaje kabli do zastosowania w różnych dziedzinach.
Do projektowania i budowy sieci światłowodowej w strefie okablowania międzybudynkowego
potrzebne są następujące parametry kabli:
1.
2.
3.
4.
5.
rodzaj kabla,
typ i liczba włókien,
technika montażu,
typ wtyku,
budżet tłumienności.
Planowanie struktury fizycznej
Niezależnie od tego czy będą stosowane światłowody czy wieloparowa technika miedziana, są
brane pod uwagę przy planowaniu sieci okablowania międzybudynkowego następujące formy:
• struktura pierścienia,
• struktura gwiazdy,
• struktura gwiazda-pierścień.
•
Struktura pierścienia
Wszystkie przełącznice są ze sobą połączone szeregowo tworząc rodzaj pierścienia.
W tej formie budowy wszystkie przełącznice są równoprawnymi uczestnikami sieci i są
zabezpieczone przed błędami w linii (przerwaniem) przez łącze redundancji. Struktura pierścienia
wymaga w tym przypadku operacji przekrosowania, gdy przełączamy sygnały między punktami
dystrybucyjnymi nie sąsiadującymi bezpośrednio.
Rysunek 2. Struktura pierścienia
Przykład:
Pomieszczenia dystrybucyjne budynków 2 i 7 są połączone ze sobą w system światłowodowy
o topologii pierścienia. Aby połączyć je bezpośrednio wymagane są cztery przekrosowania przez
umieszczone pomiędzy nimi budynki z punktami dystrybucyjnymi (zobacz pierścień zewnętrzny rys.2). Krosowania w takiej formie są, w praktycznym zastosowaniu, niewygodne do wykonania.
Dodatkowo powstają problemy w budżecie tłumienności w światłowodach. W związku z
parametrami systemu dla tego przypadku wyznaczone są ilości możliwych przekrosowań do dwóch.
W tej sytuacji najlepszym rozwiązaniem będzie zastosowanie podwójnej struktury pierścienia (patrz
rys.2).
Struktura gwiazdy
Prosta struktura gwiazdy łączy ze sobą wszystkie punkty dystrybucyjne z jednym głównym
punktem dystrybucyjnym. Każdy z punktów dystrybucyjnych dzięki przekrosowaniu w głównym
punkcie dystrybucyjnym może być połączony z dowolnym punktem dystrybucyjnym w systemie.
Usługi dostarczane do głównego punktu dystrybucyjnego są dostępne bezpośrednio w każdym
dołączonym punkcie dystrybucyjnym.
W strukturze gwiazdy nie otrzymamy połączeń redundantnych. Kiedy uszkodzony jest kabel
łączący punkt dystrybucyjny z głównym punktem nie jest możliwa żadna transmisja pomiędzy
nimi. W tym wypadku zaradzić może podwójna struktura (aż do n-wielokrotności) gwiazdy, przy
której powinna być zamontowana więcej niż jedna centralna przełącznica. Przy podwójnej
strukturze gwiazdy dwa główne punkty dystrybucyjne są połączone z wszystkimi pozostałymi.
Struktura pierścień - gwiazda
Ta struktura jest kombinacją dwóch poprzednich. Wady które występują przy strukturze pierścienia
są zrekompensowane w przypadku struktury gwiazdy. Przy tej koncepcji połączono główny punkt
dystrybucyjny w sposób prosty lub za pomocą łącza redundancji. Łącze redundancji oznacza w tym
wypadku, że osiągalność głównego punktu dystrybucyjnego jest możliwa przez przynajmniej dwie
oddzielnie przebiegające drogi.
Rozróżnia się następujące klasy redundancji:
•
•
•
•
Klasa 1 - połączenie w kształcie pierścienia i gwiazdy,
Klasa 2 - połączenie w kształcie pierścienia,
Klasa 3 - połączenie w kształcie gwiazdy do jednego punktu dystrybucyjnego klasy 1 lub 2,
Klasa 4 - połączenie w kształcie gwiazdy do punktu dystrybucyjnego klasy 3.
Wybór klasy redundancji powinien przebiegać wg następujących kryteriów:
• oszacowanie natężenia ruchu w sieci biorąc pod uwagę wielkość połączeń na przyszłość
powstającej komunikacji w łączeniu budynku,
• maksymalny czas awarii do zaakceptowania w systemie przez funkcjonujące urządzenia
końcowe w budynku,
• wpływ przerwy w komunikacji w budynkach na techniczny przebieg działających się
procesów.
Strefa okablowania pionowego
Sieć drugiej strefy łączy strefę okablowania międzybudynkowego i poziomego. Punkty
dystrybucyjne w okablowaniu pionowym są zarazem przełącznicami piętrowymi okablowania
poziomego. Struktura sieci okablowania pionowego powinna składać się z punktów
dystrybucyjnych umieszczonych na poszczególnych piętrach budynku połączonych z budynkowym
punktem dystrybucyjnym. (patrz rys.4)
Rysunek 3. Strefa okablowania pionowego systemu okablowania strukturalnego
Maksymalna odległość pomiędzy przełącznicą piętrową a gniazdem przyłączeniowym jest
ograniczona do 90 m. W budynkach, w których długość toru pomiędzy budynkowym punktem
dystrybucyjnym a gniazdem przyłączeniowym nie przekracza 90m można zrezygnować z
przełącznic piętrowych. Wszystkie gniazda są wówczas zasilane przez centralny budynkowy punkt
dystrybucyjny.
Na jednym piętrze można zainstalować jedną lub więcej przełącznic piętrowych. Liczba przełącznic
piętrowych jest uzależniona od:
•
•
•
•
ilość stanowisk pracy,
wielkości pomieszczenia dystrybucyjnego,
odległości pomiędzy punktem dystrybucyjnym a stanowiskiem pracy,
wielkości pomieszczeń.
Struktura okablowania w strefie okablowania pionowego jest rozplanowywana w oparciu
o konieczność instalowania przełącznic piętrowych.
Wybór medium transmisyjnego
W strefie okablowania pionowego brane są pod uwagę 3 media transmisyjne:
• kable światłowodowe,
• kabel telefoniczny wieloparowy,
• kabel do transmisji danych kategorii 3 i 5
Dla tej strefy okablowania ważne są takie same wymagania jak dla strefy międzybudynkowej.
Jednakże w okablowaniu pionowym, poprzez warunki przestrzenne, wynikają dodatkowe aspekty,
dlatego też zostały one tu jeszcze raz wyszczególnione.
Kable światłowodowe
Włókno wielomodowe gradientowe pozwala na przesyłanie sygnałów o szerokości pasma 4 GHz
w oknie 850 nm, przy zachowaniu odpowiednich przepisów dotyczących instalacji. Wartość
parametru szerokość pasma jest wystarczająca dla obecnie stosowanych aplikacji w strefie
okablowania pionowego. Zastosowanie włókna jednomodowego ogranicza się do użycia
w wyjątkowych sytuacjach.
Rysunek 4. Budynkowy punkt dystrybucyjny i piętrowy punkt dystrybucyjny
Wieloparowe kable telefoniczne
Wieloparowe kable telefoniczne są typowym elementem sieci telekomunikacyjnych i są zbudowane
z większej liczby skręconych par. Typowy kabel przy okablowaniu budynku zawiera 50 lub 100 par.
W zależności od zastosowania (np.: 4-żyłowe połączenie ISDN) 100 parowy kabel umożliwia 50
niezależnych kanałów transmisyjnych.
Biorąc pod uwagę techniczną stronę teletransmisji kable te muszą spełniać te same restrykcje
dotyczące długości co w strefie okablowania poziomego. Połączenie dwóch aktywnych urządzeń
nie powinno przekraczać maksymalnej długości 100 m łącznie z ewentualnym krosowaniem i
kablem połączeniowym.
Wybór kategorii 3 lub kategorii 5 kabli zależy od zaplanowanych aplikacji. Na podstawie wciąż
rosnących wartości szybkości przesyłania danych zaleca się stosowanie jednolitego okablowania
(najlepiej kable kategorii 5 lub wyższej).
Planowanie struktury okablowania pionowego
Sieć okablowania pionowego może być budowana według struktury pierścienia lub gwiazdy
w zależności od użytych mediów.
Zakresy zastosowania tych struktur są poniżej wyjaśnione. W przeciwieństwie do strefy
międzybudynkowej w okablowaniu pionowym wszystkie punkty mają takie samo zadanie do
spełnienia. Nadrzędny punkt dystrybucyjny, w tym wypadku, nie ma żadnego zastosowania.
Struktura pierścienia z kablami światłowodowymi
Struktura pierścienia w technice światłowodowej wspomaga w użyciu pierścieniową topologię
aplikacji ( np. FDDI). Aktywne elementy są instalowane w przełącznicach piętrowych i poprzez
przewody światłowodowe łączą się w pierścień (patrz rys.5). Krosowanie jest niezbędne
w punktach dystrybucyjnych, gdzie brak aktywnych kompo- nentów. Liczba przekrosowań jest
ograniczona dopuszczalną wartością tłumienności zgodną z normami. Przy budowie
światłowodowej struktury pierścienia zaleca się używanie kabli światłowodowych z 12 włóknami.
Rysunek 5. Struktura pierścienia z kablami światłowodowymi
Struktura gwiazdy z kablami światłowodowymi
Aktywne elementy są instalowane w centralnym, budynkowym punkcie dystrybucyjnym oraz
w piętrowych punktach dystrybucyjnych. Piętrowe punkty dystrybucyjne są połączone z
budynkowym punktem dystrybucyjnym w strukturze gwiazdy.
Krosowanie połączeń między kondygnacjami (np.: piętro 2 z piętrem 4) odbywa się przez
krosowanie w budynkowym punkcie dystrybucyjnym. Przy budowie światłowodowej struktury
gwiazdy zaleca się używanie kabli światłowodowych z 12 włóknami.
Struktura gwiazdy za pomocą wieloparowych kabli telekomunikacyjnych
Wieloparowe kable telefoniczne są instalowane w strefie okablowania pionowego przeważnie jako
struktura gwiazdy. Kable telefoniczne przychodzące ze strefy międzybudynkowej są najpierw
wprowadzane do budynkowego punktu dystrybucyjnego, skąd wieloparowymi kablami
telekomunikacyjnymi 50 albo 100 parowymi rozprowadzane są na poszczególne przełącznice
piętrowe tworząc strukturę gwiazdy. Wewnątrz piętrowego punktu dystrybucyjnego pojedyncze tory
transmisyjne są łączone z kablami dochodzącymi do gniazd za pomocą kabli krosowych.
Struktura pierścienia przy pomocy kabli do transmisji danych
Większa część usług związanych z komunikacją danych w strefie okablowania pionowego
przebiega za pomocą kabli światłowodowych. Miedziane kable do transmisji danych są instalowane
tylko w przypadku lepszego wykorzystania portów. W tym celu układa się kable od piętrowego
punktu dystrybucyjnego do piętrowego punktu dystrybucyjnego w formie pierścienia. W ten sposób
wolne porty urządzeń aktywnych na jednym piętrze mogą być wykorzystywane na innych piętrach.
Jakkolwiek maksymalna długość torów, włączając kable połączeniowe jest ograniczona do 90m.
Liczba kabli do transmisji danych, które są przeznaczone do zainstalowania zależy do
specyficznych warunków danego budynku. Wyznacznikiem jest tu 20 kanałów.
Struktura gwiazdy przy pomocy kabli do transmisji danych
Z tego względu, że najczęściej aktywne elementy posiadają standardowe porty światłowodowe do
komunikacji z innymi urządze- niami aktywnymi, struktura ta znajduje zastosowanie tylko
w wyjątkowych sytuacjach.