Структурированные кабельные системы, регулирующие стандарты

При построении современных СКС для различных потребителей медь остается одной из основных способов обеспечения необходимых сервисов и услуг. Не смотря на удешевление и достоинства оптики, она не смогла вытеснить из СКС медный кабель и скорее такое положение вещей сохранится еще длительное время.

Давайте рассмотрим, как развивались стандарты для медных СКС и в каком направлении они двигаются сейчас.

Стандарты для медных СКС

В мире стандартизацией требований к СКС занимаются несколько организаций. Их стандарты несколько различаются в вопросе разделения компонентов на категории и классы, но в целом перекликаются между собой.

• Telecommunications Industry Association (TIA) — Северная Америка;

• European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC) — Европейский союз;

• International Electrotechnical Commission (IEC) — другие регионы и общие стандарты.

Ниже в таблице приведены основные стандарты данных организаций касающиеся СКС:

	Кабели	Компоненты	Структура	Тестирование
TIA	ANSI/TIA 568.2-D	ANSI/TIA 568.2-D	ANSI/TIA 568.2-D	ANSI/TIA 1152-A
CENELEC	EN 50288-1;	EN 60603-7	EN 50173	EN 50346
IEC	IEC 61156	IEC 60603-7	ISO/IEC 11801-1	IEC 61935-1

Внедрение СКС в повседневную жизнь как «естественного» сервиса (на уровне электричества, воды и прочих само собой разумеющихся в современном мире услуг) началось относительно недавно и стремительно. Важно, что крупнейшие производители компонентов  являются обязательными участниками комиссий по стандартизации. Это позволило создать систему, в которой большинство компонентов совместимы и готовы обеспечить работоспособность СКС практически в любом регионе мира (не смотря и на некоторые различия в стандартах). Участие лидеров-производителей компонентов позволяет еще на ранних стадиях согласовать общие требования к компонентам и минимизировать риск появления несовместимостей (особенно актуально это для разъемов).

Теперь рассмотрим какие стандарты приняты основными структурами, определяющие состояние СКС в современном мире (TIA и IEC): Как видим, есть некоторые различия между ними. В частности TIA, в силу более раннего старта и более активного развития данной отрасли в США , прошли все этапы от кат 1 до категории 6А. IEC «пропустил» промежуточные 4-5 категории, но зато стандартизовал 7 и 7А категории. Последние стандарты не получили большого распространения, в том числе  и в связи с нестандартными разъемами.
И обращаем особое внимание в отсутствии в стандартах категории 6E.

Протоколы передачи данных

Теперь перейдем к тому, ради чего создаются системы передачи данных — к самим данным. Протоколы передачи данных определяются различными версиями стандарта 802.3. Они приведены в таблице: На что нужно обратить внимание  —  это на появление приложений, максимально использующих параметры, заложенные в компонентах 5e и 6 категорий (соответственно 2.5 Gbps и 5 Gbps). Для этого данные СКС должны быть построены на компонентах высокого качества и аккуратно смонтированы.

Также сети СКС могут применяться для работы других приложений, например:

• HDBASE-T — ultra-high-definition video & audio, Ethernet, controls, USB и питание до 100W по одному кабелю;

• SDVN — Software Defined Video Networking передает аудио/видео в формате IP.

Однопарный Ethernet

Одним из новых и стремительно входящим на рынок СКС зданий стал однопарный Ethernet, пришедший из систем промышленной автоматизации и транспортного машиностроения (шины для автомобилей и авиации). Эти решений были созданы исходя из следующих постулатов:

• большинство Ethernet-протоколов используют 4-х парный кабель;

• авто индустрия и приложения службы эксплуатации могут не использовать возможности четырёхпарного кабеля на все 100% ;

• большинство сенсоров и устройств требуют простого и дешевого подключения;

• объединение питания и передачу данных упрощает конструкцию устройств;

• не требуется высокая пропускная способность сети;

Протоколы разрабатывались для автоматизации предприятий промышленности. Более гибкая структура по сравнению с четырехпарным СКС позволяет провести автоматизацию зданий. Несколько вариантов коннекторов стандартизовано для применения:

1. Коннектор CommScope на фото, для обычных, не защищенных и не требовательных к IP решений (стандартные требования к СКС зданий);

     2. Вариант разъема для транспорта и промышленности с высоким IP:

Архитектура однопарного  Ethernet

При интегрировании однопарных решений в стандартную 4-х парную СКС предполагается использование специальных контролеров.

Топология «Звезда» и «распределенная звезда» (позволяет обеспечивать PoE до конечного устройства):

Распределенный мульти-дроп (допускает последовательное подключение конечных устройств, но не позволяет обеспечить им PoE, по крайней мере, на данный момент).

Стандарты Ethernet для однопарного решения

• ANSI/TIA-568.5 — однопарный кабель и компоненты:
- электрические и механические спецификации на кабель, коннекторы, шнуры и каналы;
- топология.

• ANSI/TIA-568.6 — Single-Pair Multidrop (SMPD) кабельная система и компоненты;

• ANSI/TIA-568.7 — Single-Pair кабельная система и компоненты для промышленных предприятий;

• ANSI/TIA-5071 — тестирование однопарных СКС.


Ситуация по внедрению и интеграцию однопарных решений  с типичными решениями СКС:

• рынок промышленных предприятий — лидер по внедрению однопарного Ethernet;

• однопарный Ethernet для офисов и зданий в разработке;

• необходимость разработать универсальное подключение традиционных систем автоматизации к однопарному кабелю;

• правила проектирования будут отличаться от традиционных СКС;

• большинство топологий однопарной СКС будут распределенными или «EDGE»;

• требуется четкая дорожная карта адаптации устройств под однопарную проводку;

• рабочие группы по выводу решения на рынок: TIA, IEEE, TIA SPEC, Ethernet Alliance- SPE Sub-committee, а так же SPE System Allianc.

Экранировать или нет?

Экранированные кабельные системы обладают большой устойчивостью к помехам и почти не генерируют их сами. Но это будет справедливо только при правильном построении такой системы — экран должен быть непрерывен по всей длине:

• как минимум с одной стороны должно быть подключение к земле;

• позволяет избавиться от помех;

• без правильного заземления экран может сработать как антенна, принимая на себя дополнительные помехи;

• при не корректном монтаже эффект от экрана может быть снижен;

• могут возникнуть проблемы с электробезопасностью;

• может нанести вред при нештатных ситуациях.

COMMSCOPE предлагает промежуточное решение — U/UTP кабели с непроводящей пленкой вокруг пар (например, кабель 6А кат. Артикул 884050654/16):

• специальная  конструкция U/UTP кабеля с непроводящей пленкой вокруг пар;

• пленка не требует заземления;

• снижает влияние Alien Cross talk;

• не требует экранированных панелей или розеток.

Пленка против экрана

Экран разработан для более высокого уровня ЭМИ-помех — электродвигателями, генераторами или мощные радиопомехи.

Пленка подавляет относительно небольшие ЭМИ помехи, такие как Alien Crosstalk

Перекрестные наводки с кабелей в жгуте

Данное решение позволяет построить  высокоскоростную, относительно бюджетную кабельную систему. Применение не экранированного кабеля позволяет использовать не экранированные остальные компоненты и упрощает монтаж. В отличие от обычных U/UTP кабелей данное решение позволяет уменьшить диаметр кабеля, так как не требуется применять специальные конструкции кабеля и оболочек (которые приводят к увеличению диаметра кабеля у обычных U/UTP кабелей категории 6А).

Выводы

Какие можно сделать выводы о текущем состоянии и перспективах применения медных решений в современных СКС зданий:

✔  Создание и стандартизация приложений максимально использующие возможности кабельных систем (2.5 Gbps и 5 Gbps для 5е и 6 кат соответственно).

✔  Интеграция решений из промышленности и транспорта для удешевления и максимального использований возможностей современных СКС (1-парные решения)

✔  Использование новых решений для удешевления построения высокоскоростных СКС (U/UTP кабели с непроводящей пленкой вокруг пар).

В итоге данный сегмент продолжает развиваться  в освоении новых сфер применений и оптимизации СКС под потребности пользователя. И одним из основных направлений этого является интеграция в СКС максимального количества задач с комплексным обеспечением функционирования и обеспечения безопасности зданий обслуживаемых данными системами. При этом ставится задача минимизации капитальных затрат при построении таких систем с сохранением их характеристик на высоком уровне, с учетом перспективы дальнейшего повышения требований клиентов к возможностям построенной СКС.