Strukturovaná kabeláž

Úvod

Kabeláž tvoří důležitou nezanedbatelnou finanční položku při vytváření sítě. Proto je potřeba typ kabeláže dobře zvážit i s ohledem na perspektivu podniku, technologií sítí a na finanční možnosti.

Strukturovaná kabeláž je jedna položka ze souboru inženýrských sítí, kam patří také rozvod vody, kanalizace, plyn, elektřina.

Strukturovaná kabeláž nezávisí na použitém komunikačním protokolu.

Provedení může být na omítce, v lištách spolu s telefonními rozvody pod omítkou a pod., neboť strukturovaná kabeláž si klade za cíl přenášet jedním druhem kabelu veškeré potřebné informace.

V případě kabelových spojů (ne bezdrátových) je potřeba také uvažovat o typech konektorů.

1. Strukturovaná kabeláž má charakter nadčasového řešení, které se snaží respektovat

· možné budoucí změny při minimalizaci dalších nákladů

· možnost decentralizace systému,

· dlouhodobost (životnost morální i fyzická 10 až 15 let),

· vysoké rychlosti a

· možnost připojení nových HW technologií.

2. Je universální pro použití definovaných protokolů přenosu dat, hlasu a videosignálu. Rozdělení a popis vlastností je dán normami

· EIA/TIA568A - americká norma,

· ISO/IEC IS 11801 - mezinárodní norma od r. 1995, do níž patří i CTSeXE "CTSe" Communication Transport System Europe - universální kabelový systém vytvářející prostředí pro přenos dat, hlasu a obrazu, splňující kategorii 5 a třídu D.

· EN 50 173 - evropská norma skupiny CENELEC.

Součástí norem je potlačení EMI - elmag vyzařování a EMS - elmag rušení.

3. hierarchická struktura plošný rozvod je dán strukturou rozvodu a využitím

Základní podsystémy kabeláže

Normy rozlišují 3 základní podsystémy strukturované kabeláže

· páteřní kabeláž v rámci areálu, která spojuje přívodní distribuční místo v areálu s distribučními místy jednotlivých budov,

· páteřní kabeláž uvnitř budov , která spojuje distribuční místo budovy s distribučními místy jednotlivých podlaží a

· horizontální kabeláž vedoucí od distribučních míst jednotlivých podlaží ke komunikačním vývodům.

Páteř areálu Páteř budov Horizont.k. pracoviště

DMB DMP p

DMA DMB DMP p

DMB DMP p

Areal budovy podlaží zásuvky počítač

kde DMA - distribuční místo areálu,

DMB - distribuční místo budovy,

DMP - distribuční místo podlaží - mezilehlé uzly

p - komunikační vývody.

Normy nepopisují připojení jednotlivých zařízení na zásuvky.

Centrální rozvaděč

je místo případného připojení sítě na vnější síť. Po areálu pak pokračuje areálový rozvod.

Páteřní kabeláž areálu

Maximální délka je 1500m bez ohledu na druh kabeláže. Vzdálenost k zařízením napojených na distribuční uzly nesmí být delší než 30m.

Pro oba páteřní podsystémy jsou doporučeny mnohovidové i jednovidové optické kabely. Preferovány jsou kabely s mnohovidovými vlákny 62,5/125um s 4 až 24mi vlákny. Lze použít i twisty s 100 (preferováno), 120, a 150 ohmovou impedancí.

Hlavní rozvaděč budovy

je rozvaděč propojující páteřní rozvody budovy s areálovým rozvodem.

Páteřní kabeláž budovy

Maximální délka je 500m bez ohledu na druh kabeláže. Vzdálenost k zařízením napojených na distribuční uzly nesmí být delší než 20m.

Mezilehlý rozvaděč

je místo zakončení všech kabelů jednoho uzlu horizontální kabeláže a propojení s páteřní kabeláže budovy.

Horizontální kabeláž

Horizontal cabling je kabelový rozvod spojující koncové zásuvky a mezilehlý komunikační rozvodný kabinet.

Maximální délka je 90m bez ohledu na druh kabeláže. Vzdálenost k zařízením napojených na distribuční uzly nesmí být delší než 10m.

U horizontální kabeláže jsou preferovány 4 párové měděné symetrické kabely (twisty) UTP/FTP/STP(STP není ve standardu) s charakteristickou impedancí 100 (120) ohmů, nebo optické kabely s mnohovidovými vlákny 62,5/125um nebo starší a lacinější 50/125um.

Dále jsou povoleny symetrické kabely s impedancí 120 nebo 150ohmů a optické kabely s mnohovidovými vlákny 20/150um.

Kabel horizontálního rozvodu může být přerušen zásuvkou pouze jedenkrát.

Pracovní místo

(working area) je standardy definováno jako objekt, kde je ke kabeláži přípojným kabelem z individuální nebo hromadné zásuvky připojeno koncové zařízení. Pracovní místo je prostor o ploše 9 až 10m², na který musí být 2 zásuvky RJ45, připojené 4nebo 2 párovým kabelem. Další alternativa je 1 zásuvka RJ45 a optická ST nebo SC. (ISO)

Aplikační třídy

jednou z nejdůležitějších částí normy je specifikace linky, přenosové cesty, zahrnující pasivní části kabelu, pasivní propojovací prvky a propojovací šňůry. Výkon linky je stanoven na jejím rozhraní.

V normách jsou definovány aplikační třídy A až D pro kabeláž s měděnými vodiči i s optickými vlákny. Kritériem pro rozdělení jsou maximální frekvence přenosu.

· Třída A do 100kHz je určená pro protokoly s nízkou rychlostí (směrové signály, přenos hlasu)

· Třída B do 1MHz je určena pro střední rychlosti (ISDN base terminál),

· Třída C do 16MHz pro vysoké rychlosti (Token Ring, Ethernet a protokoly se speciálním kódováním -100VG ANYLan),

· Třída D je pro frekvenci 100Mb/s (MHz) pro velmi vysoké rychlosti (TPPMD, 100 BaseVG, ATM) a

· zatím nenormovaná třída E do 622MHz.

Součástí norem jsou i maximální délky přenosového kanálu podle druhu přenosového média. Pro charakterizování kabeláže jsou uvedeny tyto parametry:

· útlum (attenuation) v dB, pro měděné i optické kabely,

· přeslech na blízkém konci NEXT (near end crosstalk loss) v dB. Měří se pouze mezi vysílacím a přijímacím párem na straně vysílače a

· poměr ztrát mezi útlumem a přeslechem ACR - attenuation to crosstalk loss ratio opět v dB.

60dB

útlum

ACR

přeslech NEXT

10dB

10MHz 20 ; 100

Vztah útlumu, přeslechu a ACR

· pro vícežilové kabely se přeslechy od jednotlivých párů sčítají. Proto se u kabelů vyšší kategorie (cat 5E, 6, 7) měří i celkový přeslech od všech ostatních párů MD NEXT a ACR PS-ACR. Kromě toho se měří i FEXT - přeslech na vzdáleném konci.

Přeslech NEXT přeslech MD NEXT (Power Sum)

Vzhledem k tomu, že optické kabely nevyzařují a ani nejsou ovlivňovány vnějšími poli, jsou parametry NEXT a ACR definovány jen pro měděné vodiče.

Připravuje se norma E pro přenos ATM tj. 622Mb/s

Charakteristika kabeláže

Pro kabely a pasivní díly jsou stanoveny jak mechanické, tak i přenosové požadavky. Kabely jsou definovány jako nerozebíratelné prvky, to je tedy i s koncovkami (obvykle prořezání izolace pro koncovku, navaření koncovek apod).

Pro nejčastější kabeláž o impedanci 100ohmů se předpokládá využití zásuvky obsahující celkem 8 pozic, ke kterým jsou jednotlivé páry jednoznačně přiřazeny ( 4 twisty v kabelu). U třídy D nesmí být twist rozmotán na délce větší než 13mm. Pro tuto třídu jsou doporučeny optické konektory SC.

Kabely s měděnými vodiči jsou rozděleny do 3 výkonnostních kategorií. Všechny mají společnou dolní frekvenci 64kHz.

· kategorie 3 pro frekvenci do 16MHz a 10Mb/s

· kategorie 4 pro frekvenci do 20MHz a 16Mb/s - pouze u Token Ring

· kategorie 5 pro frekvenci do 100MHz a 100Mb/s (4 kroucené páry)

· Kategorie5E

IEEE802.3ab z r. 1999 pro USA pro Evropu konec r. 2000

4 kroucené páry, 100MHz,

sumační přeslech

limitace zpoždění na párech a zpětné odrazy

určený pro Gb přenos

· Kategorie 6

nestandardizován

200MHz

10Gb/s

· Kategorie 7

stále v nedohlednu

600MHz

Nenormovaná je i tzv. kategorie 5+, pro třídu D+(taktéž není v normách). Tato kategorie je pro 300 nebo 500MHz podle výrobce.

Předpokládaná kategorie 6 s s vnitřními optickými kabely a nebo stíněnými STP s vnitřním stíněním jednotlivých párů bude pro třídu E, tj. pro 622MHz.

Horizontální rozvody

Pro horizontální rozvody jsou doporučeny kabely se 4 twisty 100ohmů s konektory RJ45, to je kategorie 5. Z nich lze pak sestavit třídu D.

UTP jsou buď nestíněné a STP jsou stíněné twisty. Výhodou stíněných je vyšší odolnost proti elmag rušení, ale za cenu vyšších nákladů.

Obecně pro tyto rozvody se používají nejlevnější kabely, neboť tyto rozvody jsou na metráž nejdelší.

Páteře

Nejrozšířenější je mnohovidový optický kabel 62,5/125um. Jeho spojování se provádí svařováním předkonektorovaných vláken. Lze je spojovat i pomocí mechanických spojek nebo metodou přímého konektorování. Konektory se používají typu SC, méně často typ SDT. Obvyklé využití pro 100MHz.

Vysoká odolnost proti elmag. Rušení.

Pro edlší vzdálenosti a vyšší kapacity se používají jednovidové kabely.

Instalace

Jednotlivé prvky kabeláže se musí testovat před (speciálními analyzátory) a po instalaci (přenosnými měřidly). Do protokolu se uvádějí nejhorší místa, které určují kvalitu celé kabeláže.

Kabely

U kabelů s větším počtem twistů musí jednotlivé páry sloužit stejným službám (všechny linky musí pracovat ve stejném spektru). Proto u páteřních rozvodů se pro každou službu pokládají zvláštní kabely (telefon, data).

Využití párů linek:

· 10Mb Ethernet 16MHz 2 páry

· 16 Token 20 2

· 100 fast Ethernet 31 2

· 155 OC3 ATM 39 2

· 622OC12 ATM 25,8 4 Half Duplex

· 1G EthernetPAM5 78 2 Full Duplex

UTP

UTP jsou symetrické twisty s 100 (preferováno), 120, a 150 ohmovou impedancí, odolné proti rušení. Kabely jsou opatřovány konektory RJ-45.

Typ LAM TWIN UTP číslo JK 341

4x2x0,50 Cu PET folie kolem všech páru, PE isolace, PVC plášť

do 60V, 100MHz

Impedance 100Ohm -+20Ohm

kapacita 55pF/m

útlum 25dB/100m

Typ ??? 25 párů

FTP

jsou kabely se čtyřmi nebo více páry a tyto jsou dohromady stíněné po obvodě Al fólií. Pod fólií je sběrný pásek (vodič, který v případě porušení fólie zajistí propojení přerušených částí.

Typ LAM TWIN FTP číslo JK351

4x2x0,50 Cu, jako 341 ale dohromady se 2 CuSn drátky za stíněním z Al lam folie

100MHz

STP

jsou kabely, kde každý twist je stíněn a navíc je celek stíněn obvodovou fólií. Podobně jako FTP je vybaven sběrným páskem.

Typ: DATAPAR jako JK341

stíněný STP

Každý pár s vodícím CuSn drátkem a odstíněn Al folií.

Konektor DB-9

Koaxiální kabel

Je velmi častým spojovacím mediem, ale nevyhovuje strukturované kabeláži. Propojování je pomocí BNC konektorů. Mezi výhody patří nízké pořizovací náklady, ale není variabilní. Další výhodou je odolnost proti rušení. Používají se zásuvky EAD a kabely EAD jako přípojky k počítačům. EAD umožňuje nerušenou funkci sítě při odpojování a připojování počítače.

Optické kabely

Optické kabely jsou naprosto odolné vůči elektromagnetickému rušení. Dále jsou bezpečné s hlediska zabezpečení dat. Jsou tvořena tenkými skleněnými nebo plastovými vlákny uloženými v ochranném obalu. Plastová vlákna mají horší parametry.

Rozlišujeme

· jednovidová vlákna, která jsou určena pro jednu frekvenci, a která mají lepší přenosové parametry, ale jsou podstatně dražší a

· mnohovidová pro pásma 625 až 1200nm nebo 200 až 1500nm

Optická vlákna jsou buzena diodovými lasery, popř. i LED umístěnými v aktivním zařízení. Pro obousměrný duplexní provoz musí být pokládány ve dvojicích.

Nevýhodou optických kabelů jsou vysoké ceny.

Bezdrátové spoje

Bezdrátová komunikace je realizována pomocí směrových

· laserových spojů - do vzdálenosti jednotek kilometrů

· infračerveného spoje do vzdálenosti 300m

RJ-45

kontakt	ozn.dvojic	rozhraní S	rozhraní U	LAN802.3
1	3a			V+
2	3b			V-
3	2a	P+		P+
4	1a	V+	a
5	1b	V-	b
6	2b	P-		P-
7	4a	N-
8	4b	N+

kde P - přijímač, V- vysílač N- napájení

Návrh strukturované kabeláže

1. úvodní studie

zahrnuje požadavky zákazníka

· rozsah kabeláže

· dokumentace stavby

· bezpečnost - stupeň utajení provozu

· aplikace

· hlasové - telefon, fax,modem

· datové - protokoly v síti

· video - zatím nejsou aplikace a kabeláž vyhovuje

· ostatní - měření, regulace

· rušení a vyzařování

a návrhy řešení podle norem.

2. Návrh topologie

· jednostupňová hierarchie -

· pro 300 míst TO

· jediný rozvaděč FD

· pouze horizontální rozvod

· jednoduchá realizace a centralizace aktivních prvků a správy

· nízká cena

· dvoustupňová hierarchie

· nejobvyklejší

· zahrnuje přípojná místa TO, horizontální rozvod, rozvaděč FD, páteřní kabeláž a hlavní rozvaděč BD

· vhodné pro velkou budovu (kde délka kabeláže překročí limit)

· značná centralizace

· třístupňová hierarchie

· jako 2stupňová, ale přibude areálový rozvod a areálový rozvaděč

· obvykle zahrnuje vnitřní i vnější rozvody

3.Telekomunikační zásuvky

· stanovení počtu a rozmístnění přípojných míst

· typy kabelů (optika, měděné)

· typy zásuvek (RJ45, ST...)

4. Rozvaděče

· umístění a typy rozvaděčů (standard 19” rám)

· umístění silových rozvodů

· umístění serverů, UPS, bleskojistek apod

· umístění tel. ústředny

· příslušenství (větrání, osvětlení ..)

5. Kabeláž

· určení typu kabelu (UTP...), odpor, kategorie, průměry jádra,pláště (v budovách nehořlavé, venku vlhotěsné, proti hlodavcům)

· stanovení tras

· dokumentace včetně přepočtu elektrických délek na skutečné délky

· u páteří stanovit typ páteře pro telefony, pro počítačovou síť

· rezervy v kabelech

Přístupové kabeláže

CATV

CATV (Cable TV) je populární kabeláž definovaná doporučením IEEE802.14 jako HFCS - Hybrid Fibre Coax Systém. Je to systém, který zpřístupňuje síťové a TV služby pomocí optické sítě SONET.

Z pásma 5 - 750MHz je pro

· TV využito pásmo 50 - 450MHz,

· přenos dat od stanic k síti pásmo 5 - 45MHz

· přenos dat ze sítě ke stanicím pásmo 450 - 750MHz.

Jednotllivé kanály mají šířku 1 až 6 MHz, tj pro data 1,6 až 10Mb/s.