 |
Тема 1.1 Построение сетей электросвязи
|
|
|
|
Раздел 1. Техническая эксплуатация кабельных линий связи
Вопросы:
Виды направляющих систем и их основные свойства. Основные требования к линиям связи. Городские телефонные сети. Сети сельской телефонной связи и проводного вещания. Структурированные кабельные системы.
Сетевой основой российских телекоммуникаций определена Единая сеть электросвязи (ЕСЭ). ЕСЭ входит в Федеральную связь Российской Федерации (рис. 1.1) и объединяет все сети электросвязи, расположенные на территории России. ЕСЭ предназначена для обеспечения потребности населения, органов государственной власти и управления, обороны, безопасности, охраны правопорядка, а также хозяйствующих субъектов в услугах электросвязи.
Рис.1.1 Единая сеть электросвязи (ЕСЭ)
Основными задачами развития ЕСЭ являются достижение количественных показателей развития сети в соответствии с параметрами «электронного» общества и обеспечение предоставления постоянно возрастающего объема услуг связи с нормированным качеством.
Базовые принципы определяют общие основы построения сетей связи.К ним относятся:
ü принцип организации сети как совокупности узлов распределения потоков сообщений и линий передачи между ними;
ü принцип взаимоувязки и взаимодействия сетей различных типов и назначений;
ü принцип иерархического построения сетей;
ü принцип разделения сетей на сети общего и ограниченного пользования;
ü принцип организации транспортных сетей и сетей доступа;
ü принцип устойчивого и безопасного функционирования сетей;
ü принцип соответствия международным и национальным стандартам и рекомендациям.
Структурные принципы определяют основы построения структурных элементов сетей. К ним, в частности, относятся:
|
|
|
ü территориальное разделение сетей на магистральные, внутризоновые и местные;
ü разделение узлов сети в зависимости от назначений на классы и типы;
ü комплексное использование различных линий и средств связи (кабельных, радио, в том числе спутниковых);
ü построение трехсвязной топологии магистральной первичной сети, при которой между любой парой узлов обеспечивается три пути, проходящих по трем географически разнесенным трассам;
ü взаимоувязка сетей, принадлежащих различным операторам, путем организации общих узлов и линий связи;
ü охват сетей системами управления и мониторинга.
На ЕСЭ имеется множество сетей, различающихся по назначению, типам, характеристикам и размерам. В целях упорядочения управления сетями электросвязи, мониторинга их состояния и обеспечения их согласованного взаимодействия необходима классификация сетей электросвязи по разным существенным признакам (критериям), которая позволит определить место каждой сети во всей системе электросвязи, выявить свойства сетей с разных точек зрения на основе системного подхода.
ЕСЭ в соответствии со ст. 12 ФЗ «О связи» состоит из сетей следующих категорий (рис. 1.1):
ü сеть связи общего пользования;
ü выделенные сети связи;
ü технологические сети связи;
ü сети специального назначения.
Сеть связи общего пользования (ОП) предназначена для предоставления услуг электросвязи любому пользователю на территории Российской Федерации. Сеть связи ОП включает сети с географической (ABC) и негеографической (DEF) системой нумерации. Сеть связи представляет собой комплекс взаимодействующих сетей связи, включая сети связи для распространения программ телевизионного и радиовещания. Сети общего пользования Российской Федерации имеют присоединение к сетям связи общего пользования иностранных государств.
|
|
|
Выделенные и технологические, а также сети связи специального назначения образуют группу сетей ограниченного пользования (ОгП), так как контингент их пользователей ограничен корпоративными клиентами.
Выделенные сети связи - это сети, предназначенные для предоставления услуг ограниченному кругу пользователей. Такие сети могут взаимодействовать между собой, но не имеют присоединения к сетям общего пользования ЕСЭ, а также к сетям связи общего пользования иностранных государств. Выделенная сеть может быть присоединена к сети общего пользования ЕСЭ с переводом в категорию сети общего пользования, если она соответствует ее требованиям.
Технологические сети связи предназначены для обеспечения производственной деятельности организаций и управления технологическими процессами. При наличии свободных ресурсов эти сетевые ресурсы могут быть присоединены к сети общего пользования ЕСЭ с переводом в категорию сетей общего пользования и использованы для предоставления возмездных услуг любому пользователю.
Сети связи специального назначения предназначены для обеспечения нужд государственного управления, обороны, безопасности и охраны правопорядка в Российской Федерации. Такие сети не могут использоваться для возмездного оказания услуг связи, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.
ЕСС РФ является иерархической системой и включает в себя три уровня (рис.1.2). Первый уровень - первичная сеть, второй уровень - вторичная сеть, третий Структурно уровень образуют системы (службы) электросвязи определенного вида в зависимости от предоставляемых абонентам услуг.
Рис.1.2 Архитектура ЕСЭ
Первичная сеть ЕСС представляет собой совокупность узлов, линий передачи, типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов ЕСС. Первичная сеть представляет вторичным сетям каналы передачи и физические цепи.
На основе типовых каналов передачи и физических цепей первичной сети с помощью узлов и станций коммутаций организуются различные вторичные сети (телефонная, телеграфная, передачи данных, передачи газет, сети распределения программ ТВ и ЗВ). Вторичные сети обеспечивают транспортировку, коммутацию, распределение сигналов в службах электросвязи.
|
|
|
На базе вторичных цепей организуются системы электросвязи, представляющие собой комплекс технических средств, осуществляющих электросвязь определенного вида и включающие в себя соответствующую вторичную сеть. Система электросвязи может включать в себя одну или несколько служб электросвязи и одну или несколько сетей электросвязи.
Служба электросвязи представляет собой организационно-техническую структуру на базе сети связи (или совокупности сетей связи), обеспечивающую обслуживание связью пользователей с целью удовлетворения их потребностей в определенном наборе услуг электросвязи.
Помимо принятого разделения сетей ЕСС на первичные и вторичные возможно другое двухуровневое разделение по функциональному признаку: на транспортную сеть и сеть доступа.
Транспортной является та часть сети связи, которая выполняет функции переноса (транспортирования) потоков сообщений от их источников из одной сети доступа к получателям сообщений другой сети доступа путем распределения этих потоков между сетями доступа.
Сетью доступа сети связи является та ее часть, которая связывает источник (приемник) сообщений с узлом доступа, являющимся граничным между сетью доступа и транспортной сетью.
По типу присоединяемых абонентских терминалов сети ЕСЭ разделяются на:
ü сети фиксированной связи, обеспечивающие присоединение стационарных абонентских терминалов;
ü сети подвижной связи, обеспечивающие присоединение подвижных (перевозимых или переносимых) абонентских терминалов.
По территориальному делению сети разделяются на:
ü магистральную сеть - это сеть, связывающая между собой узлы центров субъектов Российской Федерации и центра Российской Федерации. Магистральная сеть обеспечивает транзит потоков сообщений между зоновыми сетями и связанность ЕСЭ, она является стратегически важным компонентом ЕСЭ;
|
|
|
ü зоновые (или региональные) сети - сети связи, образуемые в пределах территории одного или нескольких субъектов Федерации (регионов);
ü местные сети - сети связи, образуемые в пределах административной или определенной по иному принципу территории и не относящиеся к региональным сетям связи. Местные сети подразделяются на городские и сельские;
ü международная сеть - сеть общего пользования, присоединенная к сетям иностранных государств.
По кодам нумерации сети разделяются на два класса:
ü сети кода ABC - это сети стационарной связи, охватывающие территорию 8-миллионной зоны нумерации ABC;
ü сети кода DEF - это сети мобильной связи, которым определен код DEF.
По организационно-техническому построению магистральные сети ЕСЭ разделяются на два класса:
ü магистральные сети I класса - сети, удовлетворяющие всем организационно-техническим требованиям ЕСЭ в части обеспечения устойчивости и живучести сети, защищенности от информационных угроз и воздействия дестабилизирующих факторов;
ü магистральные сети II класса - сети, не полностью удовлетворяющие этим требованиям.
По числу служб электросвязи сети бывают:
ü моносервисные, предназначенные для организации одной службы электросвязи (например, радиовещания);
ü мультисервисные, предназначенные для организации двух и более служб электросвязи (например, телефонной, факсимильной и нескольких мультимедийных служб).
По видам коммутации вторичные сети разделяются на: некоммутируемые и коммутируемые (с коммутацией каналов, сообщений, пакетов).
По характеру среды распространения сети разделяются на проводные, радио и смешанные. В свою очередь, радиосети разделяются на спутниковые и наземные.
Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек, соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которое распространяются информационные сигналы.
В зависимости от среды передачи данных линии связи (рис.1.2) разделяются на:
ü проводные (воздушные);
ü кабельные (медные и волоконно-оптические);
ü радиоканалы наземной и спутниковой связи.
Рис.1.3 Линии связи.
1, 2. подземные кабельные (симметричная - 1, коаксиальная - 2); 3. подводная кабельная (волоконно-оптическая); 4. - падиорелейная; 5. спутниковые; 6. - космическая (различный цвет радиолучей означает различные частоты).
Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего, сегодня они вытесняются кабельными линиями связи.
|
|
|
Кабельные линии имеют достаточно сложную конструкцию (рис.1.3). Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Скрученная пара проводов называется витой парой. Скручивание проводов снижает влияние внешних и взаимных помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю.
Рис.1.4 Устройство кабелей
Кабели на основе витой пары называются симметричными кабелями из-за того, что они состоят из двух одинаковых в конструктивном отношении проводников. Симметричный кабель может быть как экранированным - на основе экранированной витой пары, так и не экранированным - на основе неэкранированной витой пары.
Коаксиальный кабель (рис.1.4) состоит из несимметричных пар проводников. Каждая пара представляет собой внутреннюю медную жилу и соосную с ней внешнюю жилу, которая может быть полой медной трубой или оплеткой, отделенной от внутренней жилы диэлектрической изоляцией. Внешняя жила играет двоякую роль - по ней передаются информационные сигналы, также она является экраном, защищающим внутреннюю жилу от внешних электромагнитных полей.
Рис.1.5 Комбинированный коаксиальный кабель для прокладки в земле
Волоконно-оптический кабель состоит из тонких (5-60 микрон) гибких стеклянных волокон (волоконных световодов – рис.1.5), по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля - он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.
Рис.1.6 Типичный световод
Типичный световод состоит из сердцевины и оболочки. У сердцевины показатель преломления чуть больше, чем у оболочки, из-за чего световой луч испытывает практически полное внутреннее отражение на границе сердцевина-оболочка. Выполняется и сердцевина, и оболочка из кварцевого стекла. Поверх световода обычно накладывают несколько слоев защитных покрытий, улучшающих его механические и оптические характеристики. Световод со всеми этими покрытиями называют оптическим волокном. Делают световоды из полимерных материалов. В качестве источников излучения света в волоконно-оптических кабелях применяются: светодиоды, или светоизлучающие диоды; полупроводниковые лазеры, или лазерные диоды.
Назначением кабеля определяется количество и состав направляющих в нем (витых пар и коаксиалов). Кабели для закрытых помещений не бывают очень крупными и тяжелыми: их было бы трудно прокладывать. Кроме того, этот вид кабелей не содержит толстых, сложных защитных оболочек и внешних покровов: в закрытых и защищенных местах этого не требуется. В полевых условиях, в земле прокладывают кабели с множеством направляющих: так, витых пар бывает до 2400 (и более), коаксиалов раньше встречалось до 22, но в последнее время больше 14 не бывает. Что касается защитных оболочек, то у полевых кабелей они исключительно сложны и многослойны.
Еще лет десять назад мы не выделяли особо кабели связи для помещений: даже в учебных курсах до сих пор нет такого раздела. С развитием компьютерных сетей требования к кабелям связи для помещений резко возросло - слишком велика ответственность этих систем, да и характеристики кабелей для информационных соединений намного выше, чем у применявшихся ранее.
До появления персональных компьютеров огромные потоки информации передавать не было нужды, поэтому и применялись простые, без особых претензий, кабели связи. Исключением были сети кабельного телевидения. Последние 3-4 года потоки скачкообразно возросли до 100 Мбит/с, и конца этому стремительному взлету пока не видно.
В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, также волоконно-оптические кабели. Для горизонтальных проводок чаще всего используют четырехпарный неэкранированный кабель (рис.1.6) из неэкранированных витых пар - так называемый UTP-кабель. Он выпускается для низкоскоростных приложений (Категории 3) и высокоскоростных (Категории 5); это на кабеле маркируется. Вертикальные проводки можно выполнять подобными же кабелями, но специального (riser) исполнения, или многопарными (обычно до 25 пар) кабелями, что удобнее. В самое последнее время появились такие кабели Категории 5.
Рис.1.7 Четырехпарные кабели для локальных сетей
Все виды направляющих систем сведем в таблицу 1.1.
Таблица 1.1
Виды направляющих систем
| Проводные Сообщения передаются с помощью электрических сигналов по медным проводникам тока | Воздушные Влияние климат. условий, высокий уровень помех, малый рабочий диапазон частот До 15 каналов | Медные | |
| Биметаллические сталемедные | Экономия меди | ||
| Биметаллические сталеалюминиевые | Экономия меди | ||
| Кабельные 2 и более изолированных друг от друга проводников, заключенных в общую оболочку Подземные Подводные подвесные | Симметричные Большие влияния между парами в одном кабеле До 60 каналов или до 8 Мбит/с | сельские | |
| городские | |||
| Междугородные | |||
| Коаксиальные До 11 000 каналов или до 140 Мбит/с | Междугородные | ||
| Волоконно-оптические Информацию переносят световые лучи-оптические несущие по оптическим волокнам из сверхчистого кварцевого стекла. В основе – явление полного внутреннего отражения светового луча. | Имеют большую пропускную способность, экономят медь, электрически безопасны Подземные Подводные Подвесные Несколько ОВ, заключенных в общую оболочку | Одномодовые | До 1 млн.каналов |
| Многомодовые | Ступенчатые | ||
| Градиентные | |||
| Радиолинии Эл.сигналы, содержащие информацию преобразуются в радиоволны, распространяющиеся в открытом пространстве без искусственных направляющих систем. | Радиорелейные -цепь из оконечных и промежуточных ретрансляторов через 40-70 км при высоте антенных мачт 60-100м. | Дециметрового диапазона | Быстрая организация и сравнительно невысокая стоимость |
| Сантиметрового диапазона | |||
| Спутниковые- это РРЛ с промежуточным ретранслятором на ИСЗ | С пассивной ретрансляцией | Зеркально отражает | |
| С активной ретрансляцией | Усиливает и передает |
Структурированная кабельная система (СКС) - это универсальная кабельная система здания, группы зданий, предназначенная для использования достаточно длительный период времени без реструктуризации, СКС подразумевает замену собой всей кабельной системы и систем здания / зданий..
Универсальность СКС подразумевает использование ее для различных систем:
ü компьютерная сеть;
ü телефонная сеть;
ü охранная система;
ü пожарная сигнализация
ü прочие.
Такая кабельная система независима от оконечного оборудования, что позволяет создать гибкую коммуникационную инфраструктуру предприятия. Структурированная кабельная система - это совокупность пассивного коммуникационного оборудования (рис.1.8).
Рис.1.8 Пассивное коммуникационное оборудование
Кабель - этот компонент используется как среда передачи данных СКС. Кабель различают на экранированный и неэкранированный.
Розетки - этот компонент используют как точки входа в кабельную сеть здания.
Коммутационные панели - используются для администрирования кабельных систем в коммутационных центрах этажей и здания в целом.
Коммутационные шнуры - используются для подключения офисного оборудования в кабельную сеть здания, организации структуры кабельной системы в центрах коммутации.
Принцип построения СКС. СКС - охватывает все пространство здания, соединяет все точки средств передачи информации, такие как компьютеры, телефоны, датчики пожарной и охранной сигнализации, системы видеонаблюдения и контроля доступа (рис.1.9).
Рис.1.9 Принцип построения СКС
Все эти средства обеспечиваются индивидуальной точкой входа в общую систему здания. Линии, отдельные для каждой информационной розетки, связывают точки входа с коммутационным центром этажа, образуя горизонтальную кабельную подсистему. Все этажные коммутационные узлы специальными магистралями объединяются в коммутационном центре здания. Сюда же подводятся внешние кабельные магистрали для подключения здания к глобальным информационным ресурсам, таким как телефония, интернет и т.п. Такая топология позволяет надежно управлять всей системой здания, обеспечивает гибкость и простоту системы, а так же ее унифицируемость.
1 - Оргтехника - компьютер, телефон, факс и другое периферийное оборудование.
2 - Кабельная проводка -прокладывается по закладным каналам внутри стен, по декоративным кабельным коробам внутри помещений, по лоткам за фальш-потолками или под фальш-полами.
3 - Коммутационный узел - предназначен для монтажа и использования коммутационного оборудования кабельной системы, для централизации внешних и внутренних кабельных входов, для соединения кабельной системы с активным сетевым или иным оборудованием.
4 - Вертикальная кабельная проводка
5 - Служебные технические средства
Рабочее место - область, где установлены технические средства пользователя, подключенные к кабельной сети здания. Рабочее место оснащается не менее чем двумя информационными розетками, так как типичное офисное рабочее место содержит как минимум компьютер пользователя и его телефон. Для их подключения к СКС используются розетки со стандартизированным разъемом RJ-45 и коммутационные шнуры длиной от 1 до 5 метров.
Горизонтальная кабельная проводка - кабельные линии, соединяющие рабочее место с коммутационным узлом этажа. Горизонтальная кабельная проводка, на основе медных проводников, использует четырехпарный одножильный кабель в различном исполнении. В обычных условиях применяются неэкранированный, а при повышенных требованиях к электромагнитному излучению, совместимости или конфиденциальности - экранированный кабель. В отдельных, особых случаях в качестве горизонтальной кабельной системы возможно применение оптоволоконного кабеля, обеспечивая повышенную защиту от электромагнитного излучения и защиту от несанкционированного доступа.
Коммутационный узел этажа - область, в которой сходятся линии горизонтальной кабельной проводки, размещается коммутационное оборудование и осуществляется администрирование кабельной системы этажа. Под администрированием понимается внесение изменений и дополнений в существующие конфигурации. Основой таких центров являются патч и кросс-панели. Для простоты монтажа и удобства работы, коммутационное оборудование размещают в специальных шкафах и стойках, к которым подводятся все кабельные линии. Шкафы также выполняют функцию ограничения доступа к коммутационному оборудованию.
Вертикальная кабельная проводка - кабельные линии, соединяющие коммутационный узел этажа с коммутационным центром здания.
Магистральная подсистема - подсистема комплекса зданий, которая может строиться из медного и/или оптоволоконного типов кабеля, и которая объединяет кабельные системы зданий.
В каждом конкретном здании в общем случае присутствуют три подсистемы СКС: вертикальная кабельная подсистема, горизонтальная кабельная подсистема и подсистема рабочих мест. Для достаточно крупных зданий, с большим количеством рабочих мест на этажах, все эти три подсистемы присутствуют в явном виде. Для относительно небольших зданий с ограниченным количеством рабочих мест рекомендуется организовывать один узел коммутации СКС, куда сходится вся горизонтальная кабельная разводка. В этом случае вертикальная кабельная подсистема может отсутствовать либо носить вырожденный характер, при котором вертикальная кабельная подсистема представляется совокупностью коммутационных шнуров, соединяющих порты "этажных" коммутаторов ЛВС (коммутаторов для подключений рабочих мест) с портами центрального (магистрального) коммутатора.
Требования при проектировании СКС:
ü СКС должна быть спроектирована с избыточностью по количеству подключений.
ü Структурированная кабельная система должна быть выполнена в соответствии стандартам – международным, европейским, американским. Таким как ANSI/EIA/TIA 568, ANSI/EIA/TIA 569
ü Рабочее место должно иметь, как минимум, один разъем для подключения к ЛВС и один разъем для подключения к телефонной сети
ü Максимальное расстояние горизонтальной проводки не должно превышать 90м;
ü Оборудование, использованное для построения СКС, должно соответствовать, как минимум, пятой категории.
ü Каждая линия связи кабельной системы от точки подключения оконечного оборудования до точки подключения к коммутационной панели должна проити тестирование на принадлежность, как минимум, к пятой категории.
ü СКС должна обеспечивать быструю перекоммутацию линий горизонтальной проводки и магистрали здания
ü Прокладку кабелей в коридорах должна осуществляться за фальшпотолком, если таковой имеется, а при его отсутствии - в специализированных кабель-каналах (коробах) или в существующих закладных; в рабочих помещениях подвод кабеля к рабочим местам производится в кабельканалах.
|
|
|
