Обновление стандартов по меди ISO/IEC и CENELEC

В последние годы значительно изменились требования к кабельной инфраструктуре структурированных кабельных систем (СКС). Это произошло как из-за увеличения числа использования высокоскоростных приложений для передачи данных (10G), так и из-за использования дополнительных сервисов, предоставляемыми слаботочной кабельной системой - в первую очередь PoE. Это привело к принятию новых стандартов, учитывающих данные вопросы.

  COMMSCOPE, как один из мировых лидеров в производстве компонентов СКС, активно участвует в разработке стандартов. Одним из основных принципов компании является комплексность решения СКС, что позволяет предоставлять все возможные сервисы для слаботочной инфраструктуры.

  Стандарты содержат рекомендации, минимальные технические требования, описания «лучших практик», но они не указывают, как не делать. Они не указывают какие конкретно компоненты надо использовать и главное, они не дают 100% гарантии получения ожидаемого результата даже при полном следовании стандарту.

 

Какие структуры и организации разрабатывают стандарты?

ISO (Organisation internationale de normalisation)/ IEC (International Electrotechnical Commission) — это организации, разрабатывающие международные стандарты, на основе которых создаются региональные и (или) национальные стандарты.

  Нас в первую очередь интересуют стандарты по СКС.

  Основными для нас являются документы, созданные CENELEC (Comité Européen de Normalisation Électrotechnique) — Европейский комитет электротехнической стандартизации, отвечающий за европейские стандарты в области электротехники и TIA — Ассоциацией телекоммуникационной промышленности США. Также имеет большое значение деятельность IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) — Институт инженеров электротехники и электроники, разрабатывающие стандарты Ethernet и FCIA (Fibre Channel Industry Association) — определяющие стандарты для оптических линий связи.

Рассмотрим европейскую группу стандартов.
Стандартов, которые определят требования к построению СКС:

Группа стандартов по проектированию:

• EN 50173-1, основная часть
• EN 50173-2, офисы
• EN 50173-3, промышленные
• EN 50173-4,частные дома
• EN 50173-5, ЦОДы
• EN 50173-6, службы и здания

Стандарты по монтажу:

• EN 50174-1, спец.комп.
• EN 50174-2, монтаж
• EN 50174-3, внеш.магистраль
• EN 50310, заземление

Сооружение ЦОДов:

• EN 50600-х серия норм. Требований и характеристик. Для проектирования ЦОДов.

На что следует обратить внимание:

1. Для офисных зданий минимально допустимым принята кабельная система Class E/Кат.6.
2. Для ЦОД и для сервисов служб и зданий минимально допускается кабельная система Class EA/Кат.6А.
3. Вводится кабельная система Class I и II / Cat8 I и Cat8 II 2 Ghz, 30 метров, 2 соединения.
4. Введены MPO кабели в качестве стандарта для магистральных оптических линий.
5. Стандартизовано PoE до 90W (у источника).
6. Стандартизованы многомодовые оптические кабели OM5
7. Стандартизована AIM (Автоматическая Система Мониторинга) согласно ISO/IEC 18598 и EN 50667
8. Допускается укладка МАКСИМУМ до 24 кабелей в жгуте.

В таблице ниже приведены стандарты меднокабельной инфраструктуры для Ethernet с размерами RJ-45.




Пожалуй, самым востребованным и распространенным дополнительным сервисом, который предлагает меднокабельная СКС является PoE.

IEEE Power over Ethernet (PoE) – Питание по Ethernet
Стандарт	Тип	Класс	Vpse(min)	Iwire(max)	Ppse(max)	Ppd(max)	DCLR	Пары
802.3af	Тип 1	Класс 1	44V	175mA	4W	3.84W	40Ω	2
		Класс 2	44V	175mA	7W	6.5W	40Ω	2
802.3at	Тип 2	Класс 3	50V	300mA	15.4W	12.95W	25Ω	2
		Класс 4	50V	300mA	30W	25.5W	25Ω	2
802.3bt	Тип 3	Класс 5	50V	250mA	45W	40W	25Ω	4
		Класс 6	50V	300mA	60W	51W	25Ω	4
	Тип 4	Класс 7	52V	360mA	75W	62W	25Ω	4
		Класс 8	52V	430mA	90W	72W	25Ω	4

IEEE 802.3af (Тип 1) был принят в 2005 г.
IEEE 802.3af (Тип 2) был принят в 2009 г.
IEEE 802.3bt (Тип 3 и 4) был принят в 2018 г.

Проектирование СКС офисных зданий.

  Кабельная разводка общественных и офисных зданий меняется. Кабеля СКС из горизонтальных настенных каналов преимущественно уходят за подвесной потолок или под фальшпол, и на них ложатся дополнительные функции.

  Сейчас при проектировании офисных зданий рекомендовано использовать стандарты ISO/IEC 11801-6 и EN 50173-6.

  Расположение кабельной системы за подвесным потолком позволяет задействовать ее для подключения датчиков, камер, освещения и, что сейчас крайне актуально, обеспечить работу WiFi точек.

  Сейчас рекомендуется создание ТКС — точка консолидации сервисов (SCP). Проще говоря, это патчпанель или многоместная розетка, расположенная, как правило, за подвесным потолком. И уже к ней либо патчкордами, либо расширительными кабелями подключаются конечные устройства или розетки. Эти стандарты ориентированы на приложения, которые отвечают за:

• СКУД (открытие дверей, сигнализацию, камеры видеонаблюдения);
• Управление активами (RFID);
• Аудио-Видео (видео-проекцирование);
• Информационные системы здания (цифровой доступ, распределение систем контроля);
• Управление электропитанием (измерительные приборы, освещение);
• Климатические системы (обогрев, охлаждение, вентиляция);
• Фиксированные ИТ-службы (персональные системы контроля и общие ИТ-сервисы).

Применение однопарных решений.

Немного информации по 1-парным решениям для Ethernet. Изначально это решение создавалось под автомобили (15м), затем расширили для авиации (40м), сейчас расширили для 10BASE-T1до 15-1000м, для использования в системах автоматизации зданий.









   * Выделенные красным — наиболее перспективные с точки зрения COMMSCOPE спецификации

  Соответственно ISO/IEC 11801-3 и ISO/IEC 11801-6 дополнены требованиями по 1-парной проводке. Данное решение может обеспечить и PoE до 15W на источнике. Таким образом, подразумевается возможность питания датчиков и сенсоров по этому кабелю.

Кабельная инсталляция

  Сейчас определяющими стандартами по кабельному монтажу являются: CENELEC EN 50174-1:2018, CENELEC EN 50174-2:2018 и ISO/IEC 14763-2:2019.

  Требования и рекомендации по планированию и монтажу кабелей передачи данных для обеспечения удаленного питания до 100W. В технической спецификации должны быть подробно описаны все требования к питанию устройств, и к оборудованию в соответствии со стандартом EN 62368-3.

  Следует обратить внимание, что если в ТЗ не прописаны требования к PoE, то интегратор не обязан обеспечивать возможность обеспечения более высоких требований, чем PoE+.

  Более подробно остановимся на обеспечении питания по кабельной системе СКС.
PoE разделено на классы:

• RP1 — не требует специальных мер при проектировании и при инсталляции, НО требует ЖЕСТКОГО документирования и администрирования, чтобы не превысить низкие допустимые пределы по PoE+.
• RP1 — требует подбора компонентов и контроль монтажа. Также требует документирования, так как обеспечивает до 60W на источнике.
• RP3 — допускает токи до 500mA, обеспечивает текущие и перспективные стандарты PoE (до 100W на источнике). Для кабельных систем COMMSCOPE это компоненты категорий не ниже 6A.

Особенности проектирования систем с PoE.

  При передаче PoE происходит нагрев проводника, а это негативно сказывается на характеристиках кабеля как для среды передачи данных, так и для передачи PoE. При проектировании систем СКС, рассчитанных на использование, надо учитывать как условия прокладки, так и диаметр кабеля, количество кабелей в жгуте и температуру окружающей среды.

  Условия проектирования влияют на нагрев кабеля. Кабели в открытых лотках нагреваются меньше, чем кабели внутри стен с изолирующим материалом.

  При проектировании систем для PoE уже вступаем на поле правил проектирования электроустановок. Отличием является то, что при расчетах СКС оперируют не отдельными проводниками и кабелями, а жгутом или пучком. Максимальное количество кабелей в жгуте – 24. Между жгутами рекомендуется оставлять 15мм зазора для охлаждения. При наличии широкого кабельного канала рекомендуется уменьшать количество жгутов или производить свободную укладку без жгутов.

  Влияние температуры на длину канала.

  В таблице ниже представлена идеальная модель лини СКС (БЕЗ PoE). На ней видно, что повышение температуры окружающей среды и кабеля на 10 ⁰С уменьшает допустимую длину на 3м, а на 20 ⁰С – на 7м. Расчет производительности канала производился из расчета: 90 м постоянной линии + 10м коммуникационных  шнуров, при температуре окружающей среды 20 ⁰С.

  Более высокие температуры требуют сокращения длины кабельных пробросов.

  В следующих двух таблицах предложен примерный нагрев кабеля в жгутах, при прокладке без зазоров в сетчатом кабельном лотке. Кабель 5е ‘дополнительно вынесен в отдельную таблицу:   Получаем, что при плотной укладке 195 кабелей, они нагреваются до температуры +25⁰С, что в пределе при температуре окружающего воздуха +30⁰С (что не исключено за подвесным потолком). В итоге получаем рабочую температуру 55⁰С и уменьшение длинны линии до 73м (плюс 10м на патчкорды), по сравнению с 90м для одиночного кабеля при 20⁰С. Переход на кабели более высоких категорий дает некоторое ослабление проблемы, особенно при плотной укладке. 

  Также большое значение имеет и конструкция кабеленесущих систем. В таблице ниже даны температуры, прикоторой нагревается кабель относительно температуры окружающей среды в зависимости от типа лотка и количества кабелей.
Как видно из таблицы, применение для прокладки закрытых кабеленесущих систем существенно влияет на температурный режим кабеля. Это показывает необходимость учета температуры окружающего воздуха и нагрев кабеля при проектировании кабельных систем зданий.

На сайте COMMSCOPE есть калькулятор, позволяющий рассчитать допустимые длины кабельной линии с применением наших компонентов.

На основании выше сказанного можно сделать следующие выводы:

1. Требования к СКС с течением времени меняются, а с ними и происходит корректировка стандартов.

2. Последние редакции стандартов рассматривают СКС как универсальную структуру, обеспечивающую предоставление дополнительных сервисов. Это в первую очередь PoE для оборудования на рабочих местах (например, IP телефония) и для подключения WiFi точек, обеспечивающих беспроводное подключение рабочих мест к сети. Также это могут быть камеры, датчики, системы доступа и контроля. Разработаны стандарты позволяющие включать в СКС сервисы инфраструктуры здания, при минимальных вложениях (однопарные решения).

3. Для обеспечения длительного жизненного цикла кабельной системы СКС рекомендуется использование кабелей категорий 6А и выше. Что позволяет создать запас как по скорости передачи данных, так и по возможному увеличению передаваемых мощностей для PoE.

4. Прокладка большого количества кабелей и применение PoE приводит к необходимости учета температурных режимов при расчете длин кабельных трас.

5. При расчете СКС желательно использовать дополнительные инструменты (например, калькулятор PoE Commscope), позволяющих на этапе проектирования выявить проблемные участки и найти пути для решения этих вопросов на этапе проектирования.