СКС

Структурированная кабельная система, основные стандарты.

Историческая справка о происхождении и развитии стандартов. Обзор стандартов СКС.

Первая достаточно удачная попытка создания универсальной кабельной системы для построения офисных информационных систем была предпринята корпорацией IBM. В 80-е годы специалистами этой компании была разработана кабельная система IBM, предназначенная для обеспечения функционирования сетей Token Ring, серверов AS/400, терминалов 3270 и других аналогичных устройств. Функциональные возможности системы были существенно расширены введением в ее состав компонентов, обеспечивающих передачу телефонных сигналов.

Спецификация кабельной части системы IBM включала в себя девять различных "типов" кабеля (табл. 1). Интересно, что сама IBM никогда не производила компоненты своей кабельной системы, этим по фирменным спецификациям IBM занимаются другие компании. Из девяти возможных вариантов кабелей наибольшую популярность получили типы 1 и 6.

Тип кабеляКонструкция
Тип 12 экранированные витые пары из монолитных проводников (22 AWG, 150 Ом) в общем внешнем экране
Тип 22 экранированные (22 AWG, 150 Ом) и 4 неэкранированные (22 AWG, до 1 МГц) витые пары из монолитных проводников в общем внешнем экране
Тип 34 неэкранированные (22 или 24 AWG, до 1 МГц) витые пары из монолитных проводников
Тип 4Не специфицирован
Тип 5Два многомодовых оптических волокна
Тип 6Коммутационный кабель. 2 экранированные витые пары из многожильных проводников (26 AWG) в общем внешнем экране
Тип 7Не специфицирован
Тип 8Плоский кабель для прокладки под ковровыми покрытиями.2 не перевитые экранированные пары из монолитных проводников(26 AWG)
Тип 92 пары из монолитных проводников (26 AWG)
Таблица 1. Типы кабелей по спецификации IBM

Они до сих пор продолжают применяться в сетях Token Ring, хотя последние несколько лет IBM рекомендует использовать для этого кабели категории 3, 4 или 5 с восьмиконтактными модульными разъемами.

В силу ряда причин, основными из которых являются высокая цена, низкая технологичность монтажа, ориентированность в основном на продукты IBM, эта кабельная система не получила широкого распространения.

В конце 80-х годов разработчиками технологий передачи данных по локальным сетям прилагались большие усилия для повышения скорости обмена, надежности, снижения стоимости оборудования и расходов на его эксплуатацию.

Кабели на основе витых пар ввиду их технологичности при производстве и монтаже были хорошим средством для реализации каналов связи локальных сетей. Однако ввиду отсутствия на них стандартов разработка перспективных сетевых технологий с их использованием тормозилась.

В 1985 году Ассоциация электронной промышленности США (Electronic Industries Association - EIA) приступила к созданию стандарта для телекоммуникационных кабельных систем зданий. Подготовку нормативной документации выполняло несколько рабочих групп:

  • TR-41.8.1 - рабочая группа по кабельным системам офисных и промышленных зданий;
  • TR-41.8.2 - рабочая группа по кабельным системам жилых зданий и зданий офисного типа с низким коэффициентом использования полезной площади;
  • TR-41.8.3 - рабочая группа по кабельным каналам для телекоммуникационных кабелей;
  • TR-41.8.4 - рабочая группа по магистральным кабельным системам жилых зданий и зданий офисного типа с низким коэффициентом использования полезной площади;
  • TR-41.8.5 - рабочая группа по формализации терминов и определений;
  • TR-41.7.2 - рабочая группа по заземлению и строительным связкам;
  • TR-41.7.3 - рабочая группа по электромагнитной совместимости.

В 1988 году к работе по стандартизации подключилась Ассоциация телекоммуникационной промышленности США (Telecommunications Industry Association - TIA).

В октябре 1990 года был одобрен первый документ - TIA/EIA-569 "Стандарт для коммерческих зданий на кабельные пути телекоммуникационных кабелей", подготовленный рабочей группой TR-41.8.3. Необходимость его принятия была обусловлена осознанием факта невозможности построения высокоэффективной кабельной системы без предъявления комплекса специальных требований к архитектуре здания, в котором она должна быть установлена.

В 1989 году Underwriters Laboratories (UL) совместно с фирмой Anixter разработали новую классификацию кабелей на витых парах. В ее основу было положено понятие "уровень". Толкование уровней дано в таблице 2.

Тип кабеляМаксимальная частота сигналаТиповые приложения
Уровень 1Нет требованийЦепи питания и низкоскоростной обмен данными
Уровень 2До 1 МГцГолосовые каналы связи и системы безопасности
Уровень 316 МГцЛокальные сети Token Ring и Ethernet lOBase-T
Уровень 4До 20 МГцЛокальные сети Token Ring и Ethernet lOBase-T
Уровень 5До 100 МГцЛокальные сети со скоростью передачи данных до 100 Мбит/с
Таблица 2. Классификация витых пар по уровням

Результатом деятельности рабочей группы TR-41.8.1 стал стандарт телекоммуникационных кабельных систем коммерческих зданий TIA/EIA-568, который был одобрен в июле 1991 года. Этот документ определял структуру кабельной системы и требования к характеристикам кабелей и разъемов, применяемых для ее построения. Для построения системы допускалось использование кабелей из неэкранированных витых пар с волновым сопротивлением 100 Ом и экранированных витых пар с сопротивлением 150 Ом, а также 50-омных коаксиальных кабелей и многомодовых волоконно-оптических кабелей.

В ноябре 1991 года рабочая группа TR-41.8.1 выпустила дополнительные спецификации на симметричные электрические кабели из неэкранированных витых пар - технический бюллетень TIA/EIA TSB-36. В этом документе впервые вводилось понятие категорий кабелей из неэкранированных витых пар, которые определились практически в полном соответствии с уровнями по классификации UL и Anixter (см. табл. 2).

Фактически произошла только смена термина, и классификация по уровням перестала применяться. Первые два уровня витых пар для низкоскоростных приложений в бюллетене TSB-36 не специфицированы.

В другом дополнении к стандарту TIA/EIA-568 - техническом бюллетене TIA/EIA TSB-40 были определены дополнительные спецификации на разъемы для кабелей из неэкранированных витых пар. Они также подразделялись на категории 3, 4 и 5. Бюллетень предписывал использовать разъемы категорией не ниже категории кабелей, на которые они устанавливались.

В октябре 1995 года вышла в свет вторая редакция стандарта TIA/EIA-568 - TIA/EIA-568-A, которая включала в себя и уточняла все основные положения технических спецификаций бюллетеней TSB-36 и TSB-40. Наиболее существенные отличия от предшествующего документа заключались в том, что применение коаксиального кабеля не рекомендовалось для построения вновь создаваемых СКС, одновременно было разрешено использование одномодовых волоконно-оптических кабелей в магистральных подсистемах.

В январе 1993 года был одобрен еще один важный нормативный документ, подготовленный рабочей группой TR-41.8.3, - TIA/EIA-606 "Стандарт на администрирование телекоммуникационной инфраструктуры коммерческих зданий". Стандарт определяет правила ведения документации по СКС на этапе эксплуатации - маркировку, ведение записей, правила оформления схем, отчеты и так далее. Документ рекомендовал ведение документации в электронном виде.

Еще один смежный стандарт - TIA/EIA-607 - принимается в августе 1994 года. Он включает в себя требования к различным устройствам заземления, применяемым в здании. Традиционно основным назначением системы заземления было обеспечение безопасности эксплуатации электроустановок, то есть защита человека от поражения электрическим током.

Стандарт TIA/EIA-607 определяет дополнительные требования к организации систем заземления, выполнение которых является необходимым условием обеспечения эффективной и надежной передачи электрических сигналов по СКС.

Документы TIA/EIA-568-A, TIA/EIA-569, TIA/EIA-606 и TIA/EIA-607 являются национальными стандартами США.

В августе 1996 года появляется технический бюллетень TSB-75, который существенно расширил возможности проектировщиков и служб эксплуатации кабельной системы так называемых открытых офисов.

Быстрое совершенствование средств волоконно-оптической техники, снижение ее стоимости и массовое внедрение в состав кабельной проводки зданий офисного типа позволили применять при построении СКС структуры с так называемым централизованным администрированием. Переход к этому принципу позволяет существенно упростить процесс администрирования СКС. Возможные варианты и правила их построения описаны в техническом бюллетене TSB-72, который был издан в октябре 1995 года.

Параллельно с TIA/EIA работу над стандартизацией СКС вели Международная организация по стандартизации (ISO) и Ассоциация электронной промышленности (IEC). В 1995 году они выпустили совместный документ - стандарт ISO/IEC 11801 "Типовые кабельные системы для помещений пользователей". Его содержание имеет непринципиальные отличия от стандарта TIA/EIA-568-A, связанные в основном со структурой документа, с различной терминологией и с глубиной проработки некоторых положений.

Дополнительно отметим, что стандарт ISO/IEC 11801 допускает применение витых пар с волновым сопротивлением в 120 Ом и многомодовых оптических кабелей с волокнами 50/125, популярных в некоторых европейских странах.

Европейская организация по стандартизации CENELEC подготовила свой стандарт EN50173 (EN - Europa Norm), окончательная редакция которого увидела свет в августе 1995 года. Его англоязычная версия в содержательной своей части является практически копией международного стандарта ISO/IEC 11801.

Все три стандарта достаточно близки друг к другу. Определенные отличия непринципиального характера имеются как в перечне допустимой для построения СКС элементной базы (табл. 3), так и в терминологии и глубине освещения некоторых вопросов.

СтандартISO/IEC 11801EN50173TIA/EIA-568-A
Поддерживаемый кабельUTP, FTP,STPUTP, FTP,STPUTP,STP
Кабель с ZB= 120 ОмДопускаетсяДопускаетсяHe допускается
Диаметр проводника, мм0,40-0,650,40-0,60,511-0,643
Число пар в горизонтальном кабеле2 или 42 или 44
Категория компонентов3,4 и 5З и 53,4 и 5
Затухание кабелей для шнуровБольше на 50 %Больше на 50 %Больше на 20 %
Оптоволокно 62,5/125ОсновноеОсновноеОсновное
Оптоволокно 50/125АльтернативноеАльтернативноеНе допускается
Экранированное гнездоДопускаетсяДопускаетсяНе допускается
Категории кабелей рабочего места5+35+55+3
Таблица 3. Основные отличия между стандартами
 
 

Кабельная система на основе витой (симметричной) пары. Кабели, среды и схемы разводок.

 

Шесть категорий характеристик передачи, определенных для кабелей и коммутационного оборудования

СимволХарактеристики ПередачиОписание
Характеристики передачи определены до 16 МГц.

Удовлетворяет требования категории 3 и класса С стандартов ISO/IEC 11801 (включая дополнения A.1 и A.2), ANSI/TIA/EIA-568-A (включая дополнения A-1, A-2 и A-3) и бюллетеня TSB67. Требования определены до верхнего предела частот в 16 МГц.

Характеристики передачи определены до 20 МГц.

Удовлетворяет требования категории 4 стандартов ISO/IEC 11801 (включая дополнения A.1 и A.2), ANSI/TIA/EIA-568-A (включая дополнения A-1, A-2 и A-3) и бюллетеня TSB67. Требования определены до верхнего предела частот в 20 МГц. Данная классификация является расширенной версией категории 3.

Характеристики передачи определены до 100 МГц.

Соответствует требованиям категории 5 и класса D стандартов ISO/IEC 11801 (включая дополнения A.1 и A.2), ANSI/TIA/EIA-568-A (включая дополнения A-1, A-2 & A-3), бюллетеня TSB67 и проекта бюллетеня TSB95. Требования определены до верхнего предела частот в 100 МГц. Данная классификация является расширенной версией категории 4.

Характеристики передачи определены до 100 МГц.

Удовлетворяет требования категории 5e и дополнительного класса D проекта дополнения 3 к стандарту ISO/IEC 11801 и проекта дополнения 5 к стандарту ANSI/TIA/EIA-568-A. Требования определены до верхнего предела частот в 100 МГц. Данная классификация является расширенной версией категории 5.

Характеристики передачи определены до 250 МГц.

Удовлетворяет требования категории 6 и класса Е, разрабатываемым группами ISO/IEC и TIA. Требования определены до верхнего предела частот как минимум в 250 МГц. Данная классификация является расширенной версией категории 5е.

Характеристики передачи определены до 600 МГц.

Удовлетворяет требования категории 7 и класса F, разрабатываемым ISO/IEC. Ожидается, что требования будут определены до верхнего предела частот как минимум в 600 МГц. Данная классификация является расширенной версией категории 6.

 

Примечания:

Настоятельно рекомендуется планировать новые кабельные системы категории 5 таким образом, чтобы они удовлетворяли минимальные требования категории 5е.

Терминология и классификации, определенные в стандарте ISO/IEC 11801 для линий кабельных систем, слегка отличаются от категорий стандарта TIA.

Компоненты и правила монтажа должны соответствовать всем действующим строительным нормативам и инструкциям по безопасности.

КАБЕЛЬ UTP ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОДСИСТЕМЫ

- Для применения определен одножильный 4-парный кабель с диаметром проводника 0.51 мм (24 AWG) [допускается также применение одножильного кабеля с диаметром проводника 0.64 мм (22 AWG)]. Общий экран (ScTP) является дополнительным элементом.

- Должна быть обеспечена маркировка рабочих характеристик для обозначения соответствующей категории характеристик. Эти метки не должны заменять собой метки класса безопасности.

- Цветовое кодирование:

 

белый/голубой - голубой
белый/оранжевый - оранжевый
белый/зеленый - зеленый
белый/коричневый - коричневый

КАБЕЛЬ UTP МАГИСТРАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

 - На кабеле должна присутствовать маркировка соответствующей категории рабочих характеристик. Эта маркировка не должна заменять собой метки класса безопасности.

- Приложения с несовместимыми уровнями сигнала должны объединяться в отдельные группы пар. Указания по использованию кабелей для передачи сигналов под общей оболочкой приведены в Приложении D к стандарту '568-A.

- Требования к рабочим характеристикам передачи эквивалентны требованиям для кабелей горизонтальной системы за исключением того, что потери NEXT определяются на основе модели суммарной мощности, а не на основе модели "худшего случая пара-пара", что позволяет передавать несколько возмущающих сигналов (одного типа) под одной оболочкой.

- Примечание: "Tip"-проводники имеют цвет изоляции, соответствующий цвету группы пар. "Ring"-проводники имеют цвет изоляции, соответствующий цвету пары.

- Кабели UTP магистральной системы состоят из одножильных кабелей с диаметром проводника 0.51 мм (24 AWG), содержащих более 4 пар (обычно используется число пар, кратное 25). Общий экран считается дополнительным элементом.

- Цветовое кодирование:

 

Патч-корды и кроссировочные перемычки UTP

 

- При изготовлении патч-кордов должен использоваться многожильный кабель для обеспечения адекватного срока службы при изгибе.

- Многожильные кабели должны соответствовать минимальным требованиям к рабочим характеристикам кабеля горизонтальной системы за исключением того, что для многожильных кабелей стандарт '568-A допускает на 20% большее затухание, а стандарт '11801 - на 50%.

- Цветовое кодирование для кроссировочных перемычек: один проводник белый, а другой должен иметь четко различимый цвет, например, красный или голубой.

- На кабеле должна присутствовать маркировка соответствующей категории рабочих характеристик в дополнение к маркировке класса безопасности.

- Внешний диаметр многожильных проводников в изоляции должен составлять 0.8 мм (0.032 дюйма) - 1 мм (0.039 дюйма) для совмещения с модульной вилкой.

- Производственные рабочие характеристики для узлов типа "шнур с вилками" разрабатываются и будут представлены в документе PN-4349.

- Схема цветового кодирования многожильного патч-корда UTP 100 Ом:

 
 Вариант 1Вариант 2
Пара 1Белый/голубой - голубойЗеленый - красный
Пара 2Белый/оранжевый - оранжевыйЧерный - желтый
Пара 3Белый/зеленый - зеленыйГолубой - оранжевый
Пара 4Белый/коричневый - коричневыйКоричневый - серый
 
Рис. 1
 

Примечание: Из-за идентичной группировки пар патч-корды, терминированные по схеме T568A или T568B, взаимозаменяемы при условии, что оба конца терминированы по одной схеме разводки.

 

ПРЯМАЯ ИЛИ РЕВЕРСНАЯ РАЗВОДКА?

 

Модульные шнуры используются для двух основных приложений. В одном из них шнуры используются для коммутации модульных патч-панелей. При таком использовании модульные шнуры всегда должны быть собраны по "прямой" схеме (контакт 1 к контакту 1, контакт 2 к контакту 2, контакт 3 к контакту 3 и т.д.). Во втором основном приложении модульные шнуры используются для соединения оборудования рабочего меcта (ПК, телефон, факс и т.д.) с модульной розеткой. Такие модульные шнуры могут быть подключены или по "прямой", или по "реверсной" схеме (контакт 1 к контакту 6, контакт 2 к контакту 5, контакт 3 к контакту 4 и т.д.), в зависимости от спецификаций производителя системы. Такая "реверсная" схема обычно используется для систем передачи речи. Далее приводятся инструкции по определению типа используемого вами модульного шнура.

 

 КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ТИП МОДУЛЬНОГО ШНУРА:

 

Совместите вилки бок о бок так, чтобы они были повернуты контактами к вам и сравните цвет проводников слева направо. Если цвета идут в одном и том же порядке на обеих вилках, шнур имеет "прямую" разводку. Если цвета на второй вилке идут в обратном порядке (справа налево), шнур имеет "реверсную" схему разводки.

 

 

ПРАВИЛА МОНТАЖА КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ UTP

 

- Во избежание растяжения сила натяжения 4-парных кабелей не должна превышать 110 Н.

- Радиусы изгиба установленных кабелей не должны быть менее: - 4 диаметров кабеля для кабелей UTP горизонтальной системы и - 10 диаметров кабеля для многопарных кабелей UTP магистральной системы.

- Избегайте излишней нагрузки на кабели, обычно вызываемой следующим: - перекручиванием кабеля во время протяжки или монтажа - натяжением на подвесных участках трасс - туго затянутыми кабельными хомутами или пристреленными скобами - слишком крутым радиусом изгиба.

- Кабели горизонтальной системы должны использоваться в сочетании с коммутационным оборудованием и патч-кордами (или перемычками) той же или более высокой категории рабочих характеристик.

- Важное примечание: Установленная кабельная система UTP классифицируется по компоненту линии с наихудшими рабочими характеристиками.

 

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПРАВИЛА КАБЛИРОВАНИЯ

 

Правильно

 Используйте коммутационное оборудование, совместимое с установленным кабелем.

 Терминируйте каждый кабель горизонтальной системы на отдельной телекоммуникационной розетке.

 Располагайте главный кросс вблизи центра здания для уменьшения длин кабелей.

 Поддерживайте скрутку пар кабелей горизонтальных и магистральных систем вплоть до точки терминирования.

 Жгутуйте и прокладывайте кабели горизонтальной системы аккуратно, минимальный радиус изгиба должен составлять 4 диаметра кабеля.

 Прокладывайте кабельную систему на достаточном расстоянии от активного оборудования.

Неправильно

 Не используйте коммутационное оборудование более низкой категории, чем категория используемого кабеля.

 Не допускайте появления одного и того же кабеля в нескольких распределительных точках (шунтированные отводы).

 Не размещайте кроссы там, где длины кабелей будут превышать максимально допустимые.

 Не оставляйте пары раскрученными.

 Не затягивайте пучки кабелей слишком сильно, не пристреливайте кабель скобами и не допускайте резких изгибов кабеля.

 Не прокладывайте кабели рядом с оборудованием, которое может генерировать высокие уровни электромагнитных шумов.

 

СПРАВОЧНИК ПО МОДУЛЬНЫМ РАЗЪЕМАМ

Cхемы разводок модульных интерфейсов

 Типы модульных разъемов:

Существуют 4 основных типа модульных разъемов. 8-позиционные модульные разъемы обычно неправильно называют "RJ45", а 6-позиционные - "RJ11". Использование этих терминов может привести к недоразумениям, поскольку обозначения RJ обычно относятся к весьма специфическим конфигурациям, носящим общее название "Универсальных Кодов Классификации Сервиса" (Universal Service Ordering Codes, USOC). Обозначение "RJ" расшифровывается как "зарегистрированный разъем" (Registered Jack). Каждый из упомянутых основных типов разъемов может иметь схему разводки, соответсвующую различным конфигурациям RJ. Например, 6-позиционный разъем может быть подключен как RJ11C (1-парный), RJ14C (2-парный) или RJ25C (3-парный). 8-позиционный разъем может быть подключен как RJ61C (4-парный) и RJ48C. 8-позиционный разъем с ключом может быть подключен как RJ45S, RJ46S и RJ47S. Четвертый тип модульного разъема - модифицированная версия 6-позиционного разъема (Модифицированный Модульный Разъем или MMJ - Modified Modular Jack). Разработан он был компанией Digital Equipment Corporation- (DEC) в пару к модифицированной модульной вилке (MMP - Modified Modular Plug) для исключения возможности подключения оборудования для передачи данных DEC к речевым линиям и наоборот.

 


8-позиционный

8-позиционный с ключом

6-позиционный

6-позиционный модифицированный

 

Обычные конфигурации розетки:

Приняты две схемы разводки. Они почти идентичны за исключением того, что пары 2 и 3 в них меняются местами. T568A - предпочтительная схема, поскольку она совместима с 1- или 2-парными системами USOC. Для технологии Integrated Services Digital Network (ISDN) и высокоскоростных приложений передачи данных может быть использована любая из схем. Категории передающих характеристик 3, 4, 5, 5e и 6 определены только для этих типов группировки пар.

Схема USOC применима к 1-, 2-, 3- или 4-парным системам. Пара 1 задействует центральные проводники, пара 2 задействует следующие два контактных вывода и т.д. Основное преимущество этой схемы состоит в том, что 6-позиционная вилка, сконфигурированная для 1, 2 или 3 пар, может быть введена в 8-позиционный разъем и при этом поддерживается непрерывность пар. Однако, считаем необходимым предупредить, что контакты 1 и 8 на разъеме могут быть повреждены при такой практике. Недостатком схемы являются плохие характеристики передачи, что связано с этим типом последовательности пар. Ни одна из этих схем не соответствует положениям стандартов кабельных систем.

 

T568A

ID парыНомер контакта
T15
R14
T23
R26
T31
R32
T47
R48

 

T568B

ID парыНомер контакта
T15
R14
T21
R22
T33
R36
T47
R48

 

4-парная схема USOC

ID парыНомер контакта
T15
R14
T23
R26
T32
R37
T41
R48

 

Схемы USOC для 1, 2 или 3 пар

ID парыНомер контакта
T14
R13
T22
R25
T31
R36

 

10BASE-T (802.3)

ID парыНомер контакта
T11
R12
T23
R26

 

Token Ring (802.5)

ID парыНомер контакта
T15
R14
T23
R26

 

3-парная MMJ

ID парыНомер контакта
T13
R12
T24
R25
T31
R36

 

TP-PMD (X3T9.5)и ATM

ID парыНомер контакта
T11
R12
T27
R28

 

Примечания:

- Для схемы 10BASE-T определен 8-позиционный разъем, но используются только две пары. Это пары 2 и 3 схем T568A и T568B.

- Схема Token Ring использует или 8-, или 6-позиционный разъем. 8-позиционный формат совместим со схемами разводки T568A, T568B и USOC, а 6-позиционный - с 1- или 2-парной схемой USOC.

- MMJ представляет собой уникальную схему разводки, разработанную для оборудования DECR.

- Технология ANSI X3T9.5 TP-PMD использует две внешние пары 8-позиционного разъема. Эти позиции обозначаются как пара 3 и пара 4 схемы T568A. Такая схема разводки также используется и для приложений ATM.