Перед переходом к подготовке построения скс, давайте подробно разберем составляющие из чего она состоит.

1а) Витая пара

Понятие провода витая пара, его технические характеристики и особенности эксплуатации

 В настоящее время многие наши соотечественники наверняка слышали о проводе «витая пара», поскольку это название широко используется для обозначения телефонных и компьютерных кабелей связи. Широкая популярность данной технологии обусловлена качественными техническими характеристиками изделия. В чем же заключается секрет популярности этого кабеля, какова область его применения, а также какие перспективы он открывает перед человечеством? Сегодня мы узнаем ответы на многие вопросы по данной тематике.

Общие сведения

Витая пара представляет собой вид соединительного кабеля связи, электрический симметричный кабель который состоит из нескольких пар, скрученных между собой изолированных проводников, которые покрыты сверху специальной пластиковой оболочной. Скручивание используется для уменьшения воздействия помех электромагнитного характера, а также с целью предотвращения взаимных наводок при передаче симметричных сигналов . Интересно отметить, что витая пара отличается различной степенью периодического сближения, попросту говоря – кабель свивается с различным шагом, что позволяет получить его различные технические характеристики.

История создания кабеля

Впервые такой кабель изобрел американский ученый шотландского происхождения Александр Грейам Белл в 1881 году, благодаря чему впервые стала возможна телефонная связь. С развитием электрических сетей высокого напряжения телефонные провода до изобретения витой пары испытывали значительные помехи, связанные с электромагнитным излучением от трамвайных линий, что заставило инженеров производить поиск возможной защиты от этого. Первым шагом стал метод транспозиции проводов, который был основан на принципе их перекрещивания через определенное количество опор. Это была первая попытка использовать скрученный провод, давшая в итоге положительные результаты. Путем технического усовершенствования провода господин Белл смог создать новый его тип, который широко используется до сих пор.

Разновидности данной технологии сегодня

В настоящее время витая пара отличается широким разнообразием, польку используется для создания различных типов слаботочных сетей. Вследствие того, что кабель нуждается в серьезной защите от механических, химических и электрических воздействий, сегодня большая их часть производится со специальной защитной сеткой, называемой экраном. Такая проволочная оплетка, которая используется во всем проводе, обозначается термином Screening, что означает «экранирование». Для лучшей защиты медных проводников от воздействия электрических импульсов применяется как алюминиевая фольга, так и алюминиевая пленка. В качестве дополнительной защиты от воздействия солнечных лучей иногда применяется еще и черное покрытие, выполненное из полиэтилена и называемое "Double Jucket".

Виды используемых экранов

Неэкранированная витая пара (Unshielded twisted pair – UTP) – представляет собой электрически симметричный кабель связи без наличия экранированной защиты. Применяется довольно редко и в основном в районе сельской местности, вдали от электростанций и высоковольтных проводов.

Фольгированная витая пара (Foiled twisted pair - FTP) – имеет защиту в виде специальной фольги и применяется в тех местах, где необходима дополнительная защищенность кабеля от электромагнитных воздействий.

Фольгированная и экранированная витая пара (Shielded Foiled twisted pairSFTP) – размещается в местах особой близости к электромагнитным сигналам, а именно – лабораториям, аэропортам, заводам и фабрикам.

Защищенная экранированная витая пара (Screened Foiled Unshielded twisted pair - SF/UTP) – представляет собой двойной внешний экран, выполненный из медной оплетки и фольги. Часто прокладывается внутри здания, в непосредственной близости от музыкальной и компьютерной аппаратуры, в условиях высокого влияния электромагнитных импульсов.

Экранированная витая пара (Shielded twisted pair – STP) – здесь каждая витая пара имеет свой защитный экран, причем присутствует еще и внешняя защитная оболочка для всех проводов в виде специальной сетки. Используется в компьютерных сетях и отличается высокой скоростью передачи данных, в также надежной защитой от помех.

Незащищенная экранированная витая пара (Unshielded Screened twisted pair - U/STP) – характеризуется отсутствием защитного экрана, а поэтому может использоваться только вдали от источников электромагнитного воздействия.

Кабель с экранированной фольгой и неэкранированными витыми парами (Foil screened cable with unscreened balanced elements - F/UTP) – имеет более толстую оболочку, вследствие надежной защиты от воздействий электромагнитного характера. Широко применяется как в кабелях связи, так и в компьютерных системах.

Учет категории проводов витой пары при выполнении монтажа 

Помимо защиты, каждый кабель характеризуется таким важным параметром как пропускная способность, а также частотный диапазон. Такие данные обозначаются сокращениями от CAT1 до CAT7A, что происходит от слова category .Чем больше пар проводов и чем выше количество витков на задаваемую длину, тем выше и категория такого кабеля. Сегодня существуют 7 основных категорий витой пары:

CAT1. Имеет частотную полосу в 0,1 мГц., используется для передачи голоса в модемах устаревшего типа, а также в телефонных линиях аналогового типа.

CAT2. Имеет частотную полосу в 1 мГц и применяется в старых терминалах IBM 3270. Иногда встречается в старых телефонных сетях. Активного применения сегодня уже не имеет.

CAT3. Полоса частот этого кабеля – 16 мГц. Используется при построении локальных сетей и телефонных линий. Обеспечивает поддержание скорости передачи данных от 10 до 100 Мбит/с. Отвечает требованиям современного стандарта IEEE 802.3.

CAT4. Имеет частотную полосу в 20 мГц. Состоит из 4-х скрученных пар. Ранее использовался в сетях типа Token Ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, однако сейчас не имеет широкого распространения вследствие низкой скорости передачи данных (до 15 Мбит/с).

CAT5. Полоса частот этого кабеля до 100 мГц. Используется в сетях 100BASE-TX Ethernet (LAN, ATM,CDDI) и обеспечивает поддержание скорости передачи данных до 100 Мбит/с.

CAT5е. Применяется в сетях 1000Base-T и является самым распространенным для построения компьютерных сетей. Выпускается в двух вариантах – 2 пары (скорость до 100 Мбит/с) и 4 пары (скорость до 1000 Мбит/с). Позволяет передавать гигабитный Ethernet протокол 

CAT6. Частотная полоса до 250 мГц. Используется в сетях Fast Ethernet,Gigabit Ethernet(10GBASE-T Ethernet) и способен осуществлять передачу данные на скорости в 10 Гбит/с на расстояние до 55 метров.

CAT6а. Полоса частот в 500 мГц. Используется во всех современных компьютерных сетях Ethernet, передает данные на скорости в 10 Гбит/с на расстояние до 100 метров.

CAT7. Частотная полоса – 600 мГц. Данный кабель утвержден международным сертификатом ISO/IEC 11801 и выдает скорость также до 10 Гбит/с. Имеет как общий экран, так и экран вокруг каждой пары, чем больше напоминает кабель S/FTP.

CAT7а. частота – 1200 мГц. Инновационная разработка, позволяющая выполнять передачу данных на скорости до 40 Гбит/с на расстояние до 50 м и на скорости 100 Гбит/с – до 25 м.

Важно также учитывать, что каждая витая пара имеет свое волновое сопротивление, которое колеблется в диапазоне 100±15 Ом, что позволяет обеспечить качественный прием электрического сигнала.

Оболочки витой пары и их предназначения

PVC – относится к 5-й категории, сечение медной жилы 0,5 мм, имеет защитную оболочку ПВХ и прокалывается внутри помещения.

PE – относится к категории 5е, защищен вспененным полиэтиленом и используется только для наружной прокладки.

LSZH - относится к категории 5е, выполнен из вспененного поливинилхлорида, при горении не выделят дыма и газов. Прокладывается в помещениях, имеющих высокую категорию пожарной опасности.

LSHF-FR – Не горит в открытом огне до 30 секунд

ZH нг(А)-HF – имеет термопластиковую оболочку, внутренняя оплетка состоит из алюмополимерной ленты и луженых медных проволок.

PU – имеет оболочку из полиуретана, может использоваться в различном диапозоне температур от -40 до +80

PVC/PE – имеет наружную полиэтиленовую оболочку, стальное армирование.

нг(B)-HF – безгалогенная композиция защиты от горения, низкая коррозионная активность продуктов горения.

Подводя итоги, следует сказать, что витая пара зарекомендовала себя в качестве надежного и проверенного годами кабеля, принцип построения которого позволяет реализовывать прокладку компьютерных сетей. С каждым годом сети становятся все более совершенными, а скорость передачи данных – быстрее, что дает основания утверждать о дальнейшем развитии данной технологии.

2а) Патч панель

Современные патч панели и их предназначение

Для постройки сложных сетевых соединений сегодня используются специальные патч панели, которые представляют собой часть структурированной кабельной системы (СКС) с большим числом соединительных разъемов. Обычно система располагается на лицевой части панели, значительно облегчая, таким образом, подключение сетевого оборудования. Такая коммутационная панель в настоящее время стала весьма популярной, поскольку позволяет легко управлять серверной системой, производя необходимые настройки, изменения и переподключения кабелей.

История появления кросс-панели

Изначально такая панель была создана для соединения многочисленных телефонных кабелей и использовалась для оперативного соединения одного абонента с другим. В некоторых старых фильмах можно увидеть такие коммутационные системы, которые занимали тогда достаточно много места. С течением времени они совершенствовались, и их стали использовать звукозаписывающие студии, телекоммуникационные службы и организаторы различных мероприятий. Сегодня патч-панели широко применяются в компьютерных системах практически всех предприятий и компаний, давая возможность соединять самые разные телекоммуникационные провода в единый узел.

Несомненное удобство использования

Важно отметить, что коммутационная панель относится к пассивному сетевому оборудованию, обеспечивая оперативную передачу данных по нужному каналу. Секрет успеха таких систем лежит в их удобстве, поскольку с легкостью позволяет переключать видео-, аудио и другие сигналы, присоединять компьютеры друг к другу, предоставлять Интернет соединение и так далее. При построении хорошей и надежной кабельной системы патч-панель просто незаменима, так как имеет достаточно разнообразное применение, начиная от одиночных телефонных линий и заканчивая сложными сетевыми подключениями.

Широкий выбор современных патч-панелей

Современные патч-панели широко используются при построении сети СКС в монтажном конструктиве, различаясь по категориям. При этом здесь многое зависит также и от типа кабеля витой пары, поскольку сетевая схема должна полностью соответствовать используемой панели. В противном случае кабельная система не даст желаемого результата, качество подаваемого сигнала и скорость передачи данных будет низкой, и заказчик не будет доволен выполненной работой. Именно поэтому коммутационная конструкция подбирается очень внимательно, учитывая тот факт, что категории кабеля и панели должны полностью соответствовать друг другу.

Существует множество разновидностей патч-панелей, отличающихся по следующим категориям:

По типу разъема. Коммутационная панель может быть фиксированной, имеющей однотипную систему, или же наборной, которая может содержать в себе различные типы разъемов, включая коаксиальные (BNC), волоконно-оптические и медные (8Р8С). При этом виды устанавливаемых разъемов зависят от типа выполняемых задач, среди которых выделяются Krone LSA, LSA+, тип 110 и 66. Все они отличаются разным IDC (Insulation Displacement Contacts – врезной контакт), который включает в себя плату и разъем.

По количеству портов. Патч-панель может иметь разное количество портов – 4, 8, 12, 16, 24, 48, 96, что зависит также и от типа панели. Настенные варианты включают в себя максимум 12 портов, которых также в некоторых случаях вполне достаточно (если сеть небольшая и включает в себя только соединения компьютер-сервер или компьютер-компьютер). Есть вариант панели RJ 45, который имеет настенное крепление, представляя собой 19-ти дюймовый вариант оборудования. Стандартные изделия имеют ширину в 1 Unit, в котором размещаются 24 порта, что позволяет подключить до 23 отдельных компьютеров. Если же количество портов требуется больше, то следует выбирать более широкие варианты.

Особенности использования различные коммутационных панелей

В целом любая кросс-панель представляет собой набор специальных розеток, количество которых соответствует типу сетевых кабелей. При использовании панелей следует иметь в виду, что здесь существуют как экранированные (FTP), так и неэкранированные варианты (UTP), что также следует предусматривать заранее. Часто их размещают на стойках офисов, в пунктах охраны, крупных коммерческих объектах, телекоммуникационных шкафах и серверных помещениях. Прочная металлическая конструкция позволяет устанавливать модули разных категорий, прочно закрепляя их с помощью винтов, шайб и гаек.

Важный показатель – пропусканная способность панели

Планируя сетевую схему подключения телекоммуникационного оборудования, следует в обязательном порядке принимать во внимание их пропускную способность. Чаще всего при построении структурированной кабельной системы используется патч-панель 5е, которая служит промежуточным звеном между портами на рабочих местах и активным оборудованием, замыкая на себе линии связи. В то же время постепенно становятся популярными коммутационные системы типа 6 и 6а, имеющие большую пропускную способность. Самой современной и совершенной считается панель 7а, которую собирают, используя наборный вариант специального модуля.

Преимущества использования коммутационных панелей:

Надежное соединение всех видов телекоммуникационных кабелей

Долговечная и безопасная эксплуатация системы

Возможность одновременного подключения разных типов разъемов

Компактное размещение в любом требуемом месте

Широкий выбор вариантов панелей

Особенности крепления проводов к панели

Следует иметь в виду, что коммутационные панели имеют различную глубину исполнения, причем удобнее всего использовать более глубокие варианты. Дело в том, что здесь каждый провод заделывать гораздо удобнее, поскольку его можно крепко зафиксировать кабельной стяжкой, а также свободно пользоваться специальным инструментом. Если же патч-панель установлена с малой глубиной, то в первую очередь производят коммутацию проводов, после чего всю группу проводов фиксируют одной большой стяжкой к панели.

Разновидности IDC-контактов

Высокая надежность крепления контактов в патч-панели во многом обязана специальному креплению IDC-контактов, который основан на применении двойного пружинящего контакта с весьма острыми режущими кромками. Существуют контакты IDC с перпендикулярной, угловой и трубчатой ножкой (АМР), благодаря чему специалист может подобрать для себя наиболее подходящий. При установке проводник вводится в специальный зазор между кромками, которые, прорезая изоляционную оболочку, создают электрический контакт с проводником. Важно отметить, что с течением времени (вследствие диффузионных процессов) эффективная площадь взаимодействующих элементов увеличивается, что положительно сказывается на качестве соединения. Для возможности соединения свыше 100 пар коннекторов используется контакт тип КАТТ.

Типы IDC-контактов

Тип 66. Такие контакты оптимизированы для возможности подключения перемычек элементов и имеют длину около 25 мм. Имеет устойчивое антикоррозионное покрытие в месте соединения и позволяет подключать более одного проводника. Соответствует требованиям 3-й категории.

Тип 110. Имеет меньшие геометрические размеры, а также рассчитан на использование в более высокоскоростных соединениях пятой категории. Рассчитываются на подключение одного проводника. Ножи имеют перпендикулярное расположение относительно оси проводника. Соответствует требованиям 3-й и 5-й категории.

Тип Krone (LSA). Здесь используется угловая установка ножей, которая выдерживает свыше 100 циклов включения/отключения, а также гарантирует качественное сохранение механических и электрических характеристик. Этот тип также можно смело отнести в категории 3-5, причем с возможностью подключения более одного проводника.

Выводы

Подводя итоги обзорной статье можно сделать вполне закономерные выводы о том, что сегодня для построения действительно качественной сети использование коммутационной панель является обязательным требованием. Широкий выбор качественных изделий, представленных на отечественном рынке, дает возможность установить у себя самый подходящий во всех отношениях вариант. Главное – внимательно изучить технические характеристики панели, которые должны полностью соответствовать подключаемому к нему оборудованию.

3а) Модули RG45

Для построения структурированных кабельных сетей (СКС) используют современное пассивное и активное сетевое оборудование, обладающее большой функциональностью и широкими возможностями. Одним из основных элементов СКС является патч панель, которая играет роль распределительной панели всех информационных линий сети. Традиционно на лицевой стороне патч панели расположены модули RJ45, а на обратной стороне разъемы типа 110 или 66, но, в зависимости от поставленных производственных задач кросс панели могут иметь и другие интерфейсы подключения.

Категории модулей RJ45

Самыми распространенными элементами наборных патч панелей являются модули RJ45. Они являются довольно простыми в монтаже и обслуживании, к тому же обладают невысокой стоимостью. В зависимости от подключаемой сети, современные модули RJ45 разделяются на следующие классы: 

• категория 5е. Применяется в сетях типа 1000Base-T и может поддерживать скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании двух пар проводников и до 1000 Мбит/с при использовании четырех пар проводников.

• категория 6. Используется в сетях типа Gigabit Ethernet и Fast Ethernet. Для его подключения задействуют четыре пары проводников, благодаря чему достигается скорость передачи данных до 10 Гбит/с на расстояние до 55 метров.

• категория 6а. Применяется в сетях типа Gigabit Ethernet (официальное название 10GBASE-T Ethernet), для его подключения вводят четыре пары проводников, что позволяет получать скорость передачи данных до 10 Гбит/с на расстояние до 100 метров.

• категория 7. Данный класс утвержден стандартом ISO 11801 и поддерживает скорость передачи данных до 10  Гбит/с с 10GBASE-T Ethernet. Для прокладки сетей седьмой категории выполняют экранирование каждой отдельной пары по типу S/FTP. 

В седьмой категории выделяют отдельную спецификацию типа GG45, которая поддерживает сеть стандарта 10GBASE-T Ethernet. Примечательно, что протокол GG45 обратно совместим с устройствами категории 6а. 

Разделка кабеля

Разделка кабеля является одним из самых ответственных моментов, от правильности выполнения которого зависит качество соединения. Основными правилами выполнения разделки кабеля под монтаж являются: 

• Заводская скрутка до точки термирования должна сохраняться как можно ближе. Для сетевых подключений категорий 6а, 6, 5е, 5 длина раскрученной пары не должна превышать величину 13 мм (0,5 дюйма). Для повышения удобства монтажа расплетать проводники можно сколь угодно далеко, но после подключения распущенные пары должны оказаться за точкой контакта. 

• При выполнении монтажа следует удалять оболочку на расстояние фактически необходимое для подключения. У многих производителей оборудования для СКС существует правило, в соответствии с которым внешняя оболочка кабеля может удаляться не более чем на 75 мм (три дюйма) от точки терминирования. 

Соблюдение цветовой кодировки

Для выполнения разделки проводов и осуществления их подключения необходимо знать основные правила унифицированной цветовой кодировки и разделки проводников витой пары. Эти правила касаются не только четырехпарных кабелей для соединения патч панелей и телекоммуникационных модулей, но и магистральных многопарных кабелей. Особое значение данная операция приобретает при наличии уже заделанного конца кабеля с телекоммуникационным разъемом, когда необходимо второй конец подключить непосредственно на объекте. Для облегчения подключения кабеля на нем могут быть нанесены разноцветные метки, которые указывают на поочередность монтажа.

 В соответствии с универсальной цветовой маркировкой, пары обозначаются двумя разными цветами (основным и дополнительным). К основным цветам относят: 

красный;

белый; 

желтый; 

черный; 

фиолетовый. 

К дополнительным цветам относят: 

синий; 

зеленый; 

оранжевый; 

серый; 

коричневый. 

Первыми монтируются проводники основного цвета, а во вторую очередь - проводники с дополнительной расцветкой. Итогом данного деления регламентируется последовательность для кабелей, содержащих до 25 пар или 50 отдельных проводников. В кабелях с емкостью более 50 проводников, все пары разбиты на десятки, в которых используется своя цветовая маркировка. 

Методы подключения проводников

В системах СКС в качестве системы для подключения разъемов используют врезной метод или IDC (Insulation Displacement Contacts). Главным принципом работы метода IDC является использование двойного контакта с подпружиниванием, который имеет острые режущие кромки. Главными разновидностями IDC контактов являются: 

Krone LSA;

Krone LSA+; 

тип 100. 

Технология коммутации Krone LSA запатентована германской компанией ADC Krone, которая является ведущим производителем кроссового оборудования и плинтов во всем мире. С помощью Krone LSA появилась возможность подключать изолированные проводники без резьбового соединения, пайки и снятия изоляции. Главными рабочими частями этого типа соединения являются запатентованные контакторы, которые обеспечивают надежный контакт на протяжении длительного времени, даже в неблагоприятных условиях окружающей среды. Krone LSA-Plus является усовершенствованной и приспособленной к современным условиям технологией Krone LSA. Для расшифровки термина С используется следующая аббревиатура: 

L – соединение, выполненное без пайки; 

S — контакт, без винтового соединения;

A — монтаж выполнен без снятия изоляции; 

P — экономичная; 

L — легкость и удобство применения; 

U — универсальность; 

S —высокая скорость монтажа и удобство эксплуатации. 

Соединение типа LSA-PLUS отлично противостоит воздействию механических вибраций и загрязнений. 

Особенности конструкции LSA-PLUS

Применяемая при изготовлении плинтов пластмасса обладает высокой стойкостью к старению, влиянию погодных условий, нечувствительна к смазке, практически не горит. Контакты разъемов LSA-PLUS изготавливаются из специальных сплавов серебра, что обеспечивает:

отличные электрические параметры; 

хорошую пружинистую гибкость; 

высокую устойчивость к негативным факторам окружающей среды. 

Для исключения возникновения недостатков на поверхности контактов наносится тонкое покрытие защитного слоя. Оно предохраняет серебро от возникновения оксидных пленок и других продуктов реакции материала контактов с окружающей средой. 

Коммутационные разъемы типа 110

Ранее традиционным типом модулей для построения СКС был разъем тип 110 или 66, которые и сегодня допущены к использованию в системах СКС. Модули с разъемами 110 позволяют организовать переключение отдельно взятой пары проводников, что обеспечивает высокую гибкость СКС, построенных с применением данных устройств. Из недостатков панели 110 особо выделяют неэстетичный внешний вид и требование к наличию глубоких знаний в сфере построения СКС у системных администраторов. Конструкция модуля типа 110 состоит из следующих основных компонентов: • монтажный блок; • соединительный блок; • шасси для крепления. Конструктивно предусмотрено крепление монтажного блока на шасси, которое устанавливается в стойку или монтируется на стену. При этом на первый план выходит одно из достоинств модулей 110 – это возможность осуществления монтажа высокой плотности и конфигурации. Монтажный блок включает в себя пластмассовые блоки для позиционирования кабеля, каждая такая линейка содержит до 50 пазов для подключения до 25 пар проводников. Монтажный блок не является оконечным устройством, а используется лишь для правильного позиционирования проводников. Соединительный блок имеет в своей конструкции врезные контакты (типа IDC) с двух сторон. Соединительный блок устанавливается на монтажном блоке, при этом соединение с проводниками выполняется за счет прорезывания изоляции контактами без предварительной зачистки или пайки. 

Стандартные панели с модулями 110 в отличие от RJ45 позволяют реализовать два типа подключения: 

1. Жесткое. В случае осуществления коммутации при помощи кабельных отрезков, которые разделываются на разъем 110. 

2. Мягкое. При данном типе подключения коммутация выполняется при помощи патч кордов с соединительными вилками 110 типа. 

Одним из требований, которые предъявляются к модулям 110 типа, является полное закрытие пазов разъема. Даже в случае частичного заполнения контактной полосы, её пазы закрываются соединительными блоками.

Разновидности форматов подключения RG 45

Keystone Jack является одним из популярных модулей для подключения телекоммуникационных линий связи. Его конструкция предусматривает с одной стороны гнездо с контактами для подключения разъема от патч-корда, а со второй коннектор типа IDC или винтовое соединение для подключения магистрального кабеля. К особому типу модулей Keystone Jack относят устройства для заделки без инструмента (toolless), монтаж магистрального кабеля в которых проходит путем продавливания в контактные ножи.

Еще одним распространенным типом модуля для подключения телекоммуникаций является snap-in, позволяющий получать стабильно качественное оконцевание кабеля. Главное отличие snap-in от модуля Keystone Jack – это способ фиксации на монтажном основании. Благодаря своим конструктивным особенностям модули snap-in могут оснащаться не только разъемами RG 45, но и различными оптическими адаптерами.