ПНС

Електричні компоненти структурованої кабельної системи

Навчальні питання:
Кабелі на основі витої пари.
Роз'єми для електричних кабелів.
Комутаційне обладнання.
Кінцеві шнури, адаптери і подовжувачі.
Додаткове обладнання для побудови трактів передачі інформації СКС.

Навчальна література:
1. Семенов А.Б. Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов. – М.: ДМК Пресс, 2003. – 416 с.
2. Смирнов И.Г. Структурированные кабельные системы – проектирование, монтаж и сертификация. – М.: Экон-Информ, 2005 г.


1. Кабелі на основі витої пари
Кабелі на основі витої пари з мідними провідниками широко застосовуються в СКС для передачі електричних сигналів. Будь-який розглянутий далі кабель містить одну або кілька скручених з різними кроками витих пар проводів і за діючою класифікацією відноситься до симетричних. Крім витої пари він може мати кілька додаткових захисних, екрануючих і технологічних елементів, які утворюють сердечник. Кожен провід забезпечується ізоляцією з діелектрика. Використання останнього дещо знижує питому масу кабелю і значно покращує його частотні властивості, однак призводить до подорожчання готового виробу. На сердечник накладається захисна оболонка у вигляді шланга, більшою чи меншою мірою захищаюча виті пари від зовнішніх впливів і зберігає структуру сердечника під час прокладання та експлуатації. Наявність загальної зовнішньої захисної оболонки сердечника є підставою для віднесення даної конструкції до класу кабелів. Всі інші електротехнічні вироби, призначені для передачі електричних інформаційних сигналів, вважаються проводами. Залежно від основної області застосування і, відповідно, конструкції, вироби кабельні для СКС на основі витої пари підрозділяються на чотири основні види:
горизонтальний кабель;
магістральний кабель;
кабель для шнурів;
провід для перемичок.
На основі кабелів даного класу можуть бути реалізовані всі три підсистеми СКС, хоча на зовнішніх магістралях їх застосування для високошвидкісних додатків класу D утруднено через досить жорсткі фізичні обмеження на максимальну довжину сегмента. Внаслідок цього більшість електричних кабелів призначена для використання всередині будівлі. Є також обмежена номенклатура кабелів на основі витої пари, які можуть прокладатися між будівлями. Через згадані обмеження довжини тракту передачі сигналів додатків класу D такі конструкції не отримали широкого розповсюдження для підтримки роботи ЛОМ, проте активно застосовуються для передачі сигналів низькошвидкісного мережевого обладнання.
Горизонтальний кабель, іноді не цілком коректно званий LAN-кабелем, призначений для використання в горизонтальній підсистемі на ділянці від комутаційного обладнання кросової поверху до інформаційних розеток робочих місць. Свою назву цей вид кабелю отримав через те, що в більшості випадків укладається на трасі прокладки в горизонтальному положенні з мінімальною кількістю вертикальних ділянок. Основна маса цих конструкцій має хвильовий опір 100 Ом, у Франції досить популярні кабелі з опором 120 Ом. Діючі редакції стандартів допускають застосування також кабелів з хвильовим опором Zв=150 Ом. Цей вид кабельних виробів має велике поширення в США, в Європі його частка на фоні інших видів кабелю виявляється істотно меншою. У нашій країні через низьку популярність апаратури Token Ring цей вид кабелів зустрічається дуже рідко.
Найбільш поширені на практиці конструкції містять чотири виті пари. Відомо, що частина мережевого обладнання використовує для обміну інформацією тільки дві виті пари. На підставі цього стандарти ISO/IEC 11801 і ЕN 50173 допускають також застосування двопарних кабелів. Цей варіант кабелю має меншу вартість в поєднанні з кращими масогабаритними показниками і досить широко поширений в деяких європейських країнах. Однак його застосування істотно обмежує функціональні можливості кабельної системи і, зокрема, не дозволяє передавати сигнали новітніх перспективних програм типу Gigabit Ethernet. Через характерну форму оболонки двопарні кабелі іноді називають овальними на відміну від чотирипарних – круглих. Історично склалося так, що двопарні конструкції горизонтальних кабелів не користуються популярністю в нашій країні. Тому надалі вони не розглядаються.
У зв'язку з великим поширенням у СКС двопортових робочих місць деякі фірми випускають спарені (здвоєні) чотирипарні кабелі.
Конструктивно спарені кабелі мають два основні різновиди. У першому з них два окремих шланга з'єднані в єдине ціле вузькою перемичкою. Більшість конструкцій спарених кабелів містять однакові за своїми електричними характеристиками елементи категорії 5, компанія АМР випускає кабелі, у яких один елемент має характеристики категорії 5, тоді як інший – категорії 3 або 4. За своїми електричними і механічними характеристиками спарені кабелі не відрізняються від звичайних, проте їх застосування дозволяє дещо знизити загальну вартість робіт з реалізації горизонтальної підсистеми СКС за рахунок того, що за один цикл виконується прокладання до розетки відразу двох кабельних елементів замість одного.
З метою зниження рівня загасання провідники горизонтального кабелю виготовляються з монолітного мідного проводу. Окремі виті пари утворюють кабельний сердечник, покритий загальною для всіх пар зовнішньою захисною ізоляційною оболонкою товщиною 0,5-0,6 мм. Для надання сердечнику певної структури в процесі виготовлення та її збереження під час експлуатації може застосовуватися обмотка пар полімерними стрічками або нитками. Полегшення обробки деяких конструкцій кабелів забезпечується використанням розривної нитки, розташованої під оболонкою. При витягуванні ця нитка робить на оболонці поздовжній розріз і відкриває доступ до кабельного сердечника.

Рис. 1. Види скруток витих пар

За видами скрутки провідників горизонтального кабелю розрізняють парну і четвіркову (рис. 1). Зазначимо, що при реалізації четвіркової скрутки провідники однієї пари завжди розташовуються один навпроти одного. Четвіркова скрутка в принципі дозволяє домогтися менших зовнішніх габаритів кабелю, більшої стабільності його скруток витої пари: конструкції і кращих електричних характеристик, однак кабель з четвірковою скруткою більш складний у виготовленні і обробці і тому досить мало поширений в техніці СКС. Так, наприклад, у Європі досить велику популярність конструкції з такою скруткою отримали тільки у Франції. Для зменшення взаємного впливу пар одна на одну в кабелях з парною скруткою використовують різні і некратні кроки скрутки провідників. Вибір конкретного значення кроку скрутки визначається особливостями технологічного устаткування підприємства-виробника і на практиці відрізняється великою різноманітністю.
В кабелях з четвірковою скруткою пари четвірки прилягають одна до одної істотно щільніше, однак вони електрично розв'язані одна від одної за рахунок того, що їх площини в будь-якому місці орієнтовані перпендикулярно одна одній.
Матеріали ізоляції провідників
У якості матеріалу ізоляції провідників в кабелях категорії 3 зазвичай використовується полівінілхлорид, в кабелях категорії 5 і вище широко використовуються інші матеріали з покращеними електричними характеристиками, наприклад поліетилен і поліпропілен (табл. 1).
Таблиця 1.
Основні ізоляційні матеріали провідників симетричних кабелів СКС
Матеріал
Латинське
скорочення
Діелектрична проникність, Е
Робочий діапазон температур, °С

Полівінілхлорид
РVС
4,0-5,0
–40...+85

Поліпропілен
РР
2,4
–10...+100

Поліетилен
РЕ
2,3
–55...+85

Комірковий поліетилен

1,2
–55...+85

Комірковий поліетилен з оболонкою
Fоаm Skin РЕ
1,5
–55...+85

Тефлон
FЕР, РТFО, РFА
2,0
–190...+260


Зовнішні оболонки
Для виготовлення зовнішньої оболонки поряд зі звичайним полівінілхлоридом досить часто застосовується матеріал типу компаунда, який не містить галогенів і не підтримує горіння, а також так звані малодимні полімери. Повному витісненню полівінілхлориду з матеріалів оболонки перешкоджає той факт, що перехід на оболонку з негорючих матеріалів негайно збільшує ціну готового продукту приблизно на 20-30%, а компаунди, які не містять галогенів, володіють низькою вогнестійкістю.
Необхідна в процесі обробки кабелів крихкість зовнішньої оболонки, що забезпечує їй точний і надійний облом в місці надрізу лезом відрізного інструменту, досягається додаванням у вихідну сировину певної кількості крейди.
Зовнішня оболонка фарбується зазвичай в сірий колір різних відтінків, зустрічаються також інші стандартні для конкретного виробника кольори (синій, фіолетовий, білий, червоний). Помаранчеве фарбування зазвичай вказує на те, що оболонка виготовлена з негорючого матеріалу і кабель може бути використаний для прокладки в так званих Plenum-порожнинах. Можливість замовлення оболонок різних кольорів може виявитися корисною в процесі створення СКС, так як дозволяє відрізняти один від одного кабелі різних функціональних секцій, різних розеток і категорій.
Конструкції, призначені для зовнішньої прокладки, забезпечуються поліетиленовою оболонкою, так як цей матеріал має володіти суттєво більш високою вологостійкістю порівняно з полівінілхлоридом і вогнестійким компаундом. При цьому з міркувань збереження єдності технологічного процесу зовнішня поліетиленова оболонка наноситься на звичайну другим шаром.
На зовнішню оболонку наносяться марковані написи, в яких вказується тип кабелю, діаметр і тип провідників, характеристики оболонки, найменування виробника і фірмове позначення кабелю, найменування стандарту і сертифікуючої лабораторії, а також футові або метрові мітки довжини. За двома останніми параметрами є певні відмінності між американськими і європейськими кабельними компаніями. Американські кабельні компанії застосовують в основному футові мітки довжини, європейські виробники використовують метровий дискрет цього параметра.
Екранування горизонтальних кабелів
В залежності від наявності або відсутності додаткових екрануючих покриттів окремих витих пар і/або сердечника в цілому горизонтальні кабелі із витих пар поділяються на неекрановані і екрановані. За такої класифікації принципово можливі чотири основних типи кабельних виробів, тобто крім кабелів без екранів серед екранованих конструкцій слід виділити кабелі з загальним зовнішнім екраном, з екранами для кожної пари і з одночасним екрануванням окремих пар і сердечника в цілому. Екранування застосовують в першу чергу для підвищення перехідного загасання на ближньому і дальньому кінцях, зниження рівня ЕМВ і для підвищення завадозахищеності. Деякі типи екранів надають кабелю додаткову механічну міцність. Зовнішній вигляд різних варіантів кабелів зображено на рис. 2; на рис. 3 представлені їх поперечні перерізи.


Рис. 2. Конструкції горизонтальних кабелів


Рис. 3. Структура сердечників і оболонок кабелів різних видів

Найбільше поширення для захисту окремих пар отримали металізовані алюмінієм тонкі полімерні плівки, причому відомі конструкції з орієнтацією боку металізації як всередину, так і назовні. Краї фольги екрану можуть укладатися один на одного з нахлестом або з'єднуватися поздовжнім швом типу покрівельного.
Зовнішні екрани, які оточують кабельний сердечник, виготовляються з такої ж плівки або виконуються у вигляді обплетення з оцинкованого мідного дроту. Компанія Alcatel використовувала у своєму виробі подвійний плівковий екран, причому для збільшення його механічної міцності в поєднанні зі збереженням високої гнучкості напрямки намотування стрічок фольги обрані різними.
Магістральний кабель призначений для використання в основному в магістральних підсистемах СКС для зв'язку між собою приміщень кросових. У підсистемі зовнішніх магістралей зазвичай велика частина маршруту прокладається горизонтально, у підсистемі внутрішніх магістралей – вертикально. В обмеженому обсязі магістральні кабелі застосовуються також у горизонтальній підсистемі, де вони з'єднують кросову з точкою переходу, консолідаційною точкою або 12-портовою розеткою.
Підставою для віднесення кабелю до групи магістральних є наявність у нього більше чотирьох витих пар. В тому випадку, якщо всі вони містяться в загальній оболонці, кабель називається багатопарним. Крім багатопарних деякі фірми пропонують так звані багатоелементні кабелі. Вони відрізняються тим, що кабельний сердечник утворюють не окремі виті пари, а дво- або чотирипарні елементи, аналогічні за конструкцією горизонтальному кабелю і захищені індивідуальною захисною оболонкою.
Конструкція багатопарного кабелю залежить від його ємності. При числі пар до 25 будь-яких додаткових елементів у складі кабельного сердечника не передбачається. У разі ємності понад 25 пари розбиваються на пучки по 25 пар у кожному, сукупність яких утворює кабельний сердечник. Дроти одного пучка скріплюються поліетиленовими стрічками. Для збільшення міцності і стійкості до різних механічних впливів в якості основи сердечника багатоелементного кабелю може застосовуватися центральний склопластиковий пруток. Зовні сердечник захищається загальною діелектричною оболонкою.
Аналогічно з горизонтальними кабелями на оболонку магістрального кабелю наноситься маркування, що включає в себе тип, дані щодо діаметру провідників і їх кількісті, найменування тестуючої лабораторії, а також футові або метрові мітки довжини.
З метою зниження коефіцієнта загасання провідники виготовляються з монолітного мідного дроту. Аналогічно горизонтальним кабелям вони розрізняються по категоріях від 3 до 5, причому магістральні конструкції категорії 4 зустрічаються на практиці дуже рідко. У табл. 2 наведено типові ємності магістральних багатопарних кабелів в парах залежно від категорії. У деяких випадках застосовуються вироби з ємністю, відмінною від зазначеної в табл. 2 (24, 48, 96 пар). Багатоелементні кабелі в загальному випадку відрізняються від багатопарних аналогів меншою ємністю. Так, наприклад, відомі конструкції, які містять до 24 двопарних і до 16 чотирипарних елементів.
Таблиця 2.
Типові ємності магістральних кабелів
Категория кабеля
Количество пар

3
25, 50, 75, 100, 200, 300, 600, 900, 1800

5
25, 50, 100


Погонна маса 25-парного кабелю категорії 5 дорівнює зазвичай 180-190 кг/км, робочий діапазон температур від –20 до +60°С. Магістральні кабелі підрозділяються на кабелі внутрішньої і зовнішньої прокладки. Основною відмінністю кабелю зовнішньої прокладки є застосування спеціальних заходів і конструктивних рішень щодо захисту кабельного сердечника від потрапляння в нього вологи. Найбільш часто ця проблема вирішується використанням зовнішньої поліетиленової оболонки. Деякі типи телефонних кабелів мають гелеве заповнення внутрішніх порожнин сердечника. Додатковий захист кабельного сердечника від потрапляння вологи та механічних впливів виконується бронею з алюмінієвої або сталевої гофрованої стрічки. Проте переважна більшість вироблених кабелів – кабелі внутрішньої прокладки. Магістральні кабелі зовнішньої прокладки, що задовольняють вимогам категорії 3 або вище, не отримали широкого розповсюдження.

2. Роз'єми для електричних кабелів
Роз'єми для витої пари призначені для забезпечення роз'ємного з'єднання кабелів СКС з комутаційним обладнанням в кросових, інформаційними розетками робочих місць і з мережевим обладнанням. Основні технічні вимоги до цих елементів полягають в наступному:
мінімальне загасання;
високе перехідне загасання;
мінімальні структурні поворотні втрати;
невеликий опір постійного струму;
часова і температурна стабільність характеристик;
простота установлення на кабель;
легкість підключення;
хороші масогабаритні показники.
Для їх забезпечення розроблений ряд технічних рішень, які більш детально обговорюються нижче.
Механічні та електричні параметри роз'ємів
Спосіб підключення провідників кабелю до контактів роз'ємів відіграє особливо важливу роль у забезпеченні електричних, частотних та експлуатаційних характеристик роз'ємного з'єднання. Відомо, що підключення провідників один до одного може бути здійснено різними способами. Так, зокрема, стандарт ІЕС-352 передбачає з'єднання накруткою, обтисненням, запресовуванням. Додамо сюди також з'єднання пайкою і під гвинт. У роз'ємах СКС для з'єднання використовується метод IDC (Insulation Displacement Connection). Від всіх інших дана технологія вигідно відрізняється простотою реалізації, а також більш високою температурною і часовою стабільністю в поєднанні з вібраційною стійкістю, можливістю в деяких випадках багаторазового підключення проводів і роботи при високому рівні забруднення повітря агресивними промисловими викидами.
Будь-яка реалізація методу IDC заснована на використанні подвійного пружного контакту з гострими ріжучими крайками, в зазор між якими при встановленні вводиться провідник. Крайки прорізають в ізоляційній оболонці вузьку щілину і створюють електричний контакт з провідником (рис. 4). За рахунок того, що край робочого елементу врізається в мідь провідника, забезпечується дуже невелика величина перехідного опору. З плином часу через дифузію відбувається збільшення ефективної площі взаємодіючих елементів, що супроводжується навіть деяким покращенням електричних характеристик контакту.

Рис. 4. Підключення провідника до роз'єму методом IDC: а) до установки; б) після установки;
в) підключення двох провідників до контакту типу КАТТ

Одночасно за рахунок малої товщини ножів у поєднанні з відсутністю механічних напруг досягається гарна герметичність зони з'єднання. На підставі цього розглянутий далі контакт КАТТ компанії Molex іноді навіть в явному вигляді називається у фірмовій документації герметичним IDC-контактом. Кисень повітря не потрапляє на контакт і не виникає проблеми окислення та електрохімічної корозії. В широке практичне використання впроваджено кілька основних різновидів IDC-контактів, що відрізняються один від одного формою і взаємним розташуванням ріжучих країв (рис. 5):
типу 110;
типу 66;
типу Krone або LSA-Plus;
типу КАТТ.

Рис. 5. Варіанти розташування контактів в IDC-з'єднувачах різних типів:
а) типу 110 і 66; в) типу КАТТ; б) типу Krone; г) у трубчастому контакті

Обмежене застосування знаходять також трубчасті варіанти реалізацій IDC контактів.
Конструкція всіх розглянутих далі IDC-контактів розраховується таким чином, щоб гарантовано зберегти електричні і механічні характеристики при виконанні мінімум 100 циклів включення-відключення.
Контакти 110 і 66 мають пряме розташування ріжучих країв, тоді як в контактах Krone і КАТТ використовується кутове установлення ножів. Контакти 110 не призначені для підключення більш ніж одного провідника, контакти інших типів дозволяють реалізувати (у деяких випадках з певними застереженнями) паралельне з'єднання декількох (зазвичай двох) провідників, що має важливе значення в телефонії. Забезпечення можливості підключення декількох провідників до одного контакту зазвичай реалізується збільшенням довжини ріжучого елемента (менша розбіжність країв) або застосуванням спеціальної форми ріжучої частини ножа. Прикладом типового виробу, що реалізує перший напрямок, є контакт типу 66. У зв'язку з тим, що такий підхід неминуче погіршує електричні характеристики контакту за рахунок великої власної реактивності, він більше не використовується в сучасних розробках для високошвидкісних каналів передачі інформації. Найбільш відомим прикладом рішення другого типу є контакти КАТТ, в яких використані ножі з робочою зоною серповидної форми, оптимізовані для встановлення двох провідників (рис. 4).
В контактах IDC 66 ріжучі крайки робочих елементів розташовані один навпроти одного і мають досить велику довжину (близько 25 мм). Контакти типу IDC 66 оптимізовані для підключення перемичок і широко використовуються в СКС для обслуговування низькошвидкісних додатків.
Контакти типу 110 відрізняються від контактів 66 в основному меншими геометричними розмірами і початковою орієнтованістю на застосування в високошвидкісних ланцюгах категорії 5. При його розробці не ставилася мета створення паралельних з'єднань, тому вони розраховані на підключення тільки одного провідника. Аналогічно контакту 66 в контакті 110 використана паралельна установка ножів, які в робочому положенні перпендикулярні осі провідника.
Контакти з кутовою установкою ножів відрізняються тим, що робоча поверхня ножа врізається в мідь провідника своїм гострим кутовим краєм, а не площиною, як в контактах типу 66 і 110. За рахунок цього в місці взаємодії ножа з проводом не виникають вузькі клиновидні щілини, в області яких починаються процеси корозії.
В елементах Krone ножі розташовуються паралельно один одному і з розворотом під кутом 45° до осі провідника. За рахунок осьового рознесення точок врізання робочих країв ножів це забезпечує дуже незначне зменшення площі поперечного перерізу провідника, що підключається. Принциповим недоліком контакту типу Krone вважається те, що після запресовування в нього дроту через кутову установку ножів робочих елементів відбувається порушення заданої орієнтації провідника. Це змусило розробників збільшити довжину самого елемента введенням в нього довгої пластмасовою напрямної, що негативно позначається на масогабаритних показниках виробу.
Модульний роз'єм у своїй початковій формі був розроблений для застосування в телефонних системах. Простота підключення і відключення (всього один рух без застосування спеціальних інструментів) призвела до широкого поширення в області передачі даних. В даний час роз'єм цього типу є найбільш часто вживаним в практиці створення СКС і широко використовується у всіх трьох підсистемах СКС як для комутації кросового обладнання, так і для підключення активних мережевих пристроїв різного призначення.
Роз'єм складається з двох частин: вилки і розетки, і реалізує принцип «контактної шини». Згідно з цим принципом, контакти вилки в момент підключення ковзають по контактах розетки і, забезпечуючи надійний гальванічний зв'язок один з одним за рахунок плоскої конструкції великої довжини, додатково зсувають назад частки забруднень, готуючи контакт для наступного підключення. Тим не менш нижнє розташування контактів розетки викликає підвищену інтенсивність їх забруднення в процесі експлуатації, і тому гніздо розетки додатково захищається різними способами.
Корпуси вилки і розетки виготовляються з термостійкого пластику. Матеріалом контактів вилки й розетки, взаємодіючих між собою в зібраному стані роз'єму, служить, як правило, легована берилієва мідь (берилієва бронза). Робоча поверхня контактів може бути покрита методом напилювання тонким шаром золота, що забезпечує стабільне високоякісне з'єднання. Деякі компанії пропонують кілька різновидів модульних роз’ємів із золотим покриттям різної товщини з різною вартістю і, відповідно, різною довговічністю. Контактні частини вилки і розетки модульних роз’ємів виробництва Lucent Technologies і Mod-Tap мають двошарове покриття робочих поверхонь: шар золота товщиною 1,27 мкм на підкладці з нікелю товщиною 2,54 мкм (50 і 100 мікродюймів відповідно). Крім нікелю в якості матеріалу підкладки в двошарових покриттях в деяких випадках використовується також латунь.
При розробці контактів поряд з підбором матеріалів особлива увага приділяється також вибору їх форми, так як саме ці параметри забезпечують необхідний рівень пружності і довговічності. Високоякісний контакт витримує кілька сотень і більше циклів включення-відключення без погіршення електричних характеристик. Більшість провідних виробників вказують для цього параметру значення 2500 що відповідає чинним редакціям стандартів, компанія Panduit у виробах серії МВХ гарантує 10000 циклів включення-відключення.
Зазначимо, що модульні роз’єми у своїй початковій формі були визначені міжнародним стандартом ІЕС 603-7 і специфіковані до частоти тільки 3 МГц. Проте їх конструкція виявилася настільки вдалою, що шляхом послідовної модернізації верхню граничну частоту вдалося збільшити майже на два порядки і довести цей параметр у кращих зразків до 200-250 МГц.
Конструкція модульного роз'єму допускає його виготовлення в екранованому варіанті для монтажу на екранованих витих парах. Для цього корпус вилки металізується тим або іншим способом (напиленням металу або вставкою) для забезпечення електричного контакту з екраном кабелю після обтискання. Надійність гальванічного зв'язку екранів кабелю і вилки забезпечується спеціальними конструктивними заходами, які дозволяють отримати повний круговий охват екрану кабелю корпусом встановленої вилки. Гніздо розетки, а також IDC-контакти для підключення провідників кабелю екрануються металевими кожухами. При підключенні вилки до розетки їх металеві елементи входять в безпосередній контакт один з одним, що дозволяє отримати електричну безперервність екрану.

Рис. 6. Вилка і розетка восьмиконтактного модульного роз'єму

Восьмиконтактні модульні роз’єми аналогічно з кабелями забезпечують характеристики категорії 3, 4 і 5. На ринку пропонується також широка номенклатура роз'ємів модульного типу, характеристики яких відповідають проектам стандартів категорії 5е і 6. При закладенні кабелю в вилку і розетку особлива увага приділяється збереженню фабричної завивки витої пари, яка може порушуватися не більш ніж на 13 мм для елементів категорії 5 і 25 мм для елементів категорії 3 і 4. Порушення цього правила призводить до різкого зменшення перехідного загасання.

3. Комутаційне обладнання
Призначенням комутаційних шнурів є ручна комутація різних кабельних сегментів СКС один з одним. Комутаційний шнур виготовляється з відрізка кабелю з багатодротовими провідниками, на кінцях якого встановлюються два роз'єми (рис. 7). Залежно від виду комутаційного обладнання шнури можуть бути армовані двома вилками модульних роз’ємів, двома вилками роз’ємів типу 110 або виконані комбінованими з вилками модульного роз'єму і типу 110 на різних кінцях. Призначення різних видів комутаційних шнурів наведено в табл. 3. В обмеженій кількості випускаються також шнури з вилкою модульного роз'єму на одному кінці і двох- або однопарною вилкою роз'єму типу 110 на другому. Ці шнури використовуються для передачі сигналів високошвидкісних додатків, апаратура яких функціонує за двопарною схемою.


Рис. 7. Комутаційний шнур

Таблиця 3.
Основні типи комутаційних шнурів СКС
Тип роз’єму на
Число
пар
Призначення

першому кінці
другому кінці



110
110
1-4
Підключення по одній або кільком парах комутаційного обладнання типу 110

110
Модульний
2 або 4
Підключення по 2 або 4 парах комутаційного обладнання типу 110 до модульних або розеточних панелей

Модульний
Модульний
4
Підключення по 4 парах модульних або розеточних панелей


Комутаційні панелі монтуються в кросових і апаратних, призначаються для оброблення на них кабелів різних підсистем СКС і для ручного підключення окремих сегментів кабельної системи один до одного комутаційними шнурами або перемичками. Комутаційна панель будь-якого типу як елемент СКС повинна відповідати наступним основним вимогам:
володіти максимально високою щільністю портів, тобто числом розеток модульних роз’ємів, лінійок типу 110 і т.д. на одиницю висоти;
забезпечувати простоту комутації комутаційними шнурами і/або перемичками;
забезпечувати можливість застосування ефективного символьного і колірного маркування як окремих портів, так і всієї панелі в цілому;
давати можливість введення кабелів з дотриманням діючих норм за величиною вигину, розтяжним зусиллям і т.д.;
мати засоби кріплення в 19-дюймовому конструктиві;
забезпечувати простоту монтажу як окремого порту, так і панелі в цілому.
На панелі для підключення екранованих кабелів додатково накладаються вимоги забезпечення повного кругового охвату екрану кабелів і низького перехідного опору.
Підключення кабелів до панелі виконується з допомогою IDC-контактів. Для підключення комутаційних шнурів можуть бути використані роз'єми типу 110 або модульні роз’єми, комутація перемичками виконується на роз'ємах типу 110 або на панелях типу 66.
У процесі розробки комутаційних панелей поряд з конструктивними рішеннями, прийнятими в мережевій комп'ютерній техніці, широко застосовувалися напрацювання з області телефонії. Результатом стала поява великої кількості різноманітних конструкцій. Вся сукупність цих виробів може бути розбита на три основні групи:
комутаційні панелі типу 110;
комутаційні панелі типу 66;
комутаційні панелі з модульними роз’ємами.
Комутаційні панелі з роз'ємами Krone застосовуються в основному при побудові телефонних кросів в неструктурованих кабельних мережах і поки не отримали широкого поширення в СКС.
Комутаційна панель типу 110 розроблена в середині 70-х років і утворена сукупністю однойменних роз'ємів. Основною перевагою цього виробу як елемента комутації є можливість перемикання кожної окремо взятої пари, що забезпечує дуже високу гнучкість СКС. Недоліками комутаційних панелей класичної конструкції вважаються необхідність більш глибоких знань адміністратора СКС в області принципів її організації і менш естетичний зовнішній вигляд.
Основними елементами панелі типу 110 є:
комутаційний блок;
з’єднувальні блоки;
маркувальні смуги;
організатори кросових шнурів;
елементи кріплення.

Рис. 8. Комутаційна панель типу 110 для настінного монтажу

4. Кінцеві шнури, адаптери і подовжувачі
Кінцеві шнури, адаптери і подовжувачі застосовуються при підключенні до СКС мережевого обладнання і формально не входять у сферу дії стандартів СКС. У силу цього чинні нормативні документи докладно їх не специфікують і дають тільки загальні рекомендації щодо їх побудови та застосування. Необхідність більш детального ознайомлення з конструктивними особливостями і функціональними можливостями цих елементів виникає з двох причин:
по-перше, кінцеві шнури, адаптери і подовжувачі досить часто входять у список обладнання, що поставляється компанією - системним інтегратором, яка реалізує СКС;
по-друге, вдалий вибір цих елементів дозволяє істотно розширити список додатків, які можуть використовувати СКС в якості середовища передачі своїх сигналів, тобто безпосередньо визначають техніко-економічну ефективність створюваної кабельної системи.
Кінцеві шнури призначені для підключення до СКС різних видів мережевого обладнання на робочих місцях і в кросових. Цей пристрій детально не специфікується діючими редакціями стандартів СКС, які фактично задають тільки тип їх роз’єму і визначають деякі загальні обмеження по довжині. У більшості випадків кінцевий та комутаційний шнури з вилками модульних роз’ємів мають однакову конструкцію і, у разі збігу довжин, є взаємозамінними. Для виготовлення цього елемента використовується відрізок кабелю для шнурів, по кінцях якого встановлюються восьмиконтактні вилки модульних роз’ємів. Такі шнури відповідно до стандартів класифікуються за категоріями від 3 до 5, на ринку доступні також шнури категорій 5е, 6 і 7. Шнури можуть бути неекранованими і екранованими. Останні виготовляються з екранованого кабелю для шнурів 8ТР, 8/17ТР або 8/8ТР і вилок для екранованих витих пар.
У деяких ситуаціях екрановані системи будуються за схемою з одностороннім заземленням, згідно з якою екран елементів, що утворюють горизонтальну підсистему, з'єднується з контуром робочого (телекомунікаційного) заземлення в кросовій. Для реалізації такої схеми призначені екрановані шнури, у яких екран однієї з вилок гальванічно розв'язаний від екрану кабелю. Розв'язка може бути виконана за двома схемами. Згідно з першою з них екран кабелю має розрив в безпосередній близькості від однієї з вилок. Для забезпечення правильного підключення такого шнура передбачається спеціальне маркування цієї вилки. Недоліком такого підходу є можливість неправильного підключення в процесі експлуатації, що призводить до різкого зниження ефективності екранування.
Адаптери, як і кінцеві шнури, не є складовою частиною СКС і використовуються для підключення мережевого обладнання. Згідно стандарту в цю групу поєднуються елементи, які виконують щонайменше одну з наступних функцій:
підключають один до одного роз’єми несумісних розмірів або типів (перехідник);
змінюють схему розведення провідників;
розподіляють один багатопарний кабель на кілька кабелів з меншою кількістю пар (перехідник);
з’єднують кабелі один з одним.
Подовжувачі виконують в СКС ті ж самі функції, що й звичайні побутові подовжувачі в мережі силового електроживлення. Застосовуються в тих випадках, коли відсутні кінцеві шнури необхідної довжини, а підключене до кабельної системи мережеве обладнання не пред'являє високі вимоги до ширини смуги пропускання тракту передачі сигналу.
Практично аналогічно побутовим аналогам подовжувачі СКС конструктивно можуть оформлятися за двома різними варіантами. У першому з них з’єднувальний шнур з вилкою модульного роз’єму є складовою частиною приладу. На другому кінці шнура встановлюється корпус з розеткою.
Другий варіант подовжувача іноді називається розподільником і передбачає застосування для підключення до розетки СКС звичайного кінцевого шнура. Конструктивно цей пристрій являє собою корпус з п'ятьма розетками модульних роз’ємів, одна з яких використовується для з'єднання з розеткою СКС. Таким чином, розподільник на відміну від класичного подовжувача являє собою багатопортовий пристрій. Розподільник може бути виконаний для обслуговування як однакових, так і різних пристроїв.

5. Додаткове обладнання для побудови трактів передачі інформації СКС
Розглянемо деякі технічні рішення, які не отримали широкого поширення в практиці створення СКС і випущені обмеженим колом компаній. Більшість з цих виробів формально виходить за тими чи іншими ознаками за область дії стандартів, проте їх застосування дозволяє у визначених межах (часто досить значних) розширити функціональні можливості кабельної системи.
Комплекти для установки кабельної системи
Для швидкого розгортання невеликих кабельних систем ряд компаній випускає спеціальні комплекти компонентів і витратних матеріалів. Комплект включає в себе більш-менш повний набір елементів, за допомогою яких можна створити невелику СКС, орієнтовану в першу чергу на підтримку функціонування ЛОМ. Обов'язковими елементами комплектації наборів є абонентські розетки, комутаційні й кінцеві шнури заводського виготовлення і комутаційні панелі. Ці елементи можуть доповнюватися кабелем, монтажним шафою, тестувальним обладнанням, інструментом для монтажу і т.д. При необхідності збільшення кількості портів можна використовувати кілька комплектів або ж спеціальний комплект розширення. Створювана кабельна система досить часто забезпечує характеристики не вище категорії 3.
З’єднувальні модулі призначені для зрощування двох кінців горизонтальних кабелів. Їх застосування дозволяє подовжити чотирипарний кабель або зростити кінці пошкодженого кабелю без прокладання нового сегмента, тобто модуль грає роль нероз'ємного з'єднання. Цей пристрій може використовуватися при ремонтних роботах для швидкого відновлення зв'язку і як елемент для організації точки переходу. Містить корпус з фіксаторами для кріплення кабелів, що зрощуються, і два набори врізних контактів, які з'єднані між собою струмоведучими доріжками друкованої плати і, на яких здійснюється оброблення провідників кабелів. Для захисту від зовнішнього електромагнітного випромінювання корпус може мати внутрішній спеціальний пружний кожух.
Технічною основою для застосування з’єднувальних модулів є можливість введення до складу горизонтальної проводки додаткового нероз'ємного з'єднання точки переходу або її аналога. На підставі цього поява в тракті передачі з’єднувального модуля не призводить до зниження його якісних характеристик в сенсі зменшення категорії. Однак діючими редакціями стандартів СКС забороняється застосування будь-яких елементів зрощування горизонтальних кабелів. Тому вироби розглянутого виду випускаються в обмеженій кількості невеликим числом фірм і не отримали широкого розповсюдження.
Автоматичні кроси являють собою пристрій з кількома входами і виходами, з'єднання між якими встановлюється при подачі в якості сигналу на керуючий вхід. Застосування такого кросу дозволяє виконувати:
роз'єднання ланцюгів;
транзитне включення ланцюгів;
підключення додаткової апаратури;
вимірювання параметрів ліній;
зміну конфігурації мережі.
Всі перемикання здійснюються на фізичному рівні, тобто забезпечується незалежність від додатків, зокрема, можлива комутація сигналів аналогових телефонних станцій, які відрізняються високими напругами викличних струмів.
Ємність кросів може досягати 49Ч98 портів, час перемикання становить 4,5 мс, електричні характеристики відповідають вимогам категорії 3. Незалежність від стану електроживильної мережі забезпечується застосуванням в конструкції пристрою бістабільних електромеханічних реле.
Автоматичні кроси мають обмежене застосування при побудові СКС з великою кількістю телефонних ліній.
Спеціалізоване волоконно-оптичне активне обладнання для СКС
Оптичні тракти різних підсистем СКС широко використовуються для передачі сигналів різних видів волоконно-оптичного обладнання ЛОМ. Загальними характерними рисами цього різновиду активних пристроїв є:
підтримка принципу fibre to the room, згідно з яким волоконно-оптичний кабель доводиться не до кожної робочої станції, а тільки до кімнати;
орієнтація на монтаж в декоративних коробах;
застосування спеціальних схемних і конструктивних рішень, які враховують специфіку встановлення та функціонування.
В даний час існує досить велика номенклатура приладів даного класу. В основному вони розраховуються на роботу у складі мережі Ethernet. Рішення для мереж Fast Ethernet поширені поки досить мало, однак їхня частка зростає дуже швидкими темпами. Номенклатура пропонованих пристроїв збігається з номенклатурою звичайних «повнорозмірних» приладів і включає в себе трансивери, репітери, перетворювачі середовища і мікроконцентратори, причому найбільшу популярність отримав саме останній різновид пристроїв.
Системи радіозв'язку для СКС
Системи радіозв'язку застосовуються в СКС в основному для підключення до локальної мережі невеликої виділеної робочої групи користувачів. Системи радіозв'язку використовуються в тих ситуаціях, коли застосування проводових рішень фізично неможливе через певні місцеві умови або ж коли це підключення слід виконати в максимально стислі терміни. Обладнання, що випускається для реалізації такого підключення, в даний час забезпечує швидкості передачі інформації, достатні для роботи тільки системи Ethernet і Token Ring (швидкість інформаційного обміну від 2 до 10 Мбіт/с). Проводовий інтерфейс мосту реалізований на основі звичайної розетки модульного роз'єму, через нього здійснюється підключення обладнання до СКС.
Робоча частота приймачів вибирається в діапазоні 2,4 ГГц, потужність випромінювання і чутливість приймачів достатня для організації зв'язку в межах офісного приміщення на відстані до 150 м, тобто приблизно відповідає типовим довжинам горизонтальної підсистеми звичайної СКС. При необхідності збільшення дальності зв'язку можуть використовуватися передавачі збільшеної потужності і спрямовані антени з великим коефіцієнтом посилення.
Висновки
Наявність широкої гами серійних електричних кабельних і комутаційних виробів різного призначення, а також відповідних аксесуарів для них дозволяє стандартними засобами і з використанням типових рішень виконувати всі види завдань, що виникають при створенні СКС ємністю до декількох десятків тисяч портів.
Основна маса кабельних і комутаційних виробів СКС має хвильовий опір 100 Ом і тому саме їх рекомендується застосовувати для побудови кабельних систем. Незважаючи на помітно кращі параметри передачі, кабелі з хвильовим опором 120 Ом мають помітно менший попит на вітчизняному ринку.
Характеристики неекранованих кабелів СКС забезпечують виконання параметрів, які вимагають стандарти, зі значними запасами. Екрановані конструкції через складнощі монтажу і підвищену вартість ефективні для побудови СКС тільки у випадках значного рівня завад або при наявності особливих вимог щодо захищеності від несанкціонованого доступу до інформації, що передається.
Горизонтальні четирипарні кабелі утворюють основну масу кабельних виробів СКС. Наявність низки конструктивних різновидів і варіантів виконання цієї продукції дозволяє істотно покращити техніко-економічні параметри і збільшити експлуатаційну гнучкість кабельної системи в умовах різноманіття архітектурно-планувальних рішень сучасних офісних будівель.
Найбільш досконалі серійні зразки екранованих кабелів мають параметри, нормовані на частотах аж до 1,2 ГГц. Нормування параметрів високочастотних неекранованих кабелів виконується до частот 600 МГц. Наявність такої переваги відкриває перспективи створення високопродуктивних перспективних кабельних систем категорії 6 і вище.
Основним видом роз'єму в СКС (до проекту категорії 6 включно) є модульний, при необхідності адміністрування окремими парами ефективне застосування роз’ємів типу 110. Роз'єми перспективної категорії 7 можуть реалізовуватися за схемою модульного роз'єму або ж мати несумісний з ними інтерфейс.
Комутаційне обладнання СКС будується за модульною або фіксованою схемою і має типову ємність від 100 до 900 пар в одному блоці. Штатні технічні засоби дозволяють однаково легко встановлювати комутаційні панелі як у 19-дюймовому конструктиві, так і на стіні приміщення. Це дає можливість створювати всі види комутаційних вузлів як в технічних приміщеннях, так і в приміщеннях відкритих офісів.
Наявність розвиненої номенклатури перехідників і адаптерів дозволяє використовувати інфраструктуру СКС для підтримки нормального функціонування мережевої апаратури з коаксіальним і триаксіальним інтерфейсом, а також для виконання необхідних вимірювань різних видів. Функціональна гнучкість і зручність експлуатаційного обслуговування СКС в деяких випадках помітно зростає при застосуванні додаткового обладнання типу автоматичних кросів і мікроконцентраторів для монтажу в декоративні кабельні короби.










Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 315

Приложенные файлы

  • doc 14685948
    Размер файла: 333 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий