Metalická kabeláž. Teorie pro měření metalické kabeláže Strukturovaná kabeláž teorie 1/10

Transkript

1 Metalická kabeláž Teorie pro měření metalické kabeláže Strukturovaná kabeláž teorie 1/10

2 Metalická kabeláž - teorie Obsah Metalická kabeláž - teorie... 2 Úvod... 2 Definice a zkratky... 3 Aplikační třídy... 4 Charakteristika kabeláže... 7 Vlastnost... 9 CAT5E... 9 Cat CAT Optika FTTD... 9 Literatura Obrázky Úvod Kabeláž tvoří důležitou nezanedbatelnou finanční položku při vytváření sítě. Proto je potřeba typ kabeláže dobře zvážit i s ohledem na perspektivu podniku, technologií sítí a na finanční možnosti. Kabeláž je pasivní část sítě hran sítě - zahrnující metalické, optické prvky a bezdrátové spoje. Strukturovaná kabeláž je kabeláž, mající určité vlastnosti. Strukturovaná kabeláž je jedna položka ze souboru inženýrských sítí, kam patří také rozvod vody, kanalizace, plyn, elektřina. Strukturovaná kabeláž nezávisí na použitém komunikačním protokolu. Provedení může být na omítce, v lištách spolu s telefonními rozvody pod omítkou a pod., neboť strukturovaná kabeláž si klade za cíl přenášet jedním druhem kabelu veškeré potřebné informace. V případě kabelových spojů (ne bezdrátových) je potřeba také uvažovat o typech konektorů. 1. Strukturovaná kabeláž má charakter nadčasového řešení, které se snaží respektovat možné budoucí změny při minimalizaci dalších nákladů možnost decentralizace systému, dlouhodobost (životnost morální i fyzická 10 až 15 let), vysoké rychlosti a Strukturovaná kabeláž teorie 2/10

3 možnost připojení nových HW technologií. 2. Je universální pro použití definovaných protokolů přenosu dat, hlasu a videosignálu. Rozdělení a popis vlastností je dán normami EIA/TIA568A - americká norma, ISO/IEC IS mezinárodní norma od r. 1995, do níž patří i CTSe Communication Transport System Europe - universální kabelový systém vytvářející prostředí pro přenos dat, hlasu a obrazu, splňující kategorii 5 a třídu D. EN evropská norma skupiny CENELEC. EN Součástí norem je potlačení EMI - elmag vyzařování a EMS - elmag rušení. 3. hierarchická struktura plošný rozvod je dán strukturou rozvodu a využitím Definice a zkratky Podle normy ISO/IEC Symetrický kabel kabel sestávající z jednoho nebo několika symetrických prvků (kroucených párů nebo čtyřek) Páteřní kabel budovy kabel spojující distribuční místo budovy s distribučním místem podlaží. Páteřní kabely budovy mohou propojovat distribuční místa podlaží jedné budovy Kabel celek, skládající se z jednoho nebo několika kabelážních jednotek téhož typu a kategorie v jednom plášti. Může být chráněn celkovým stíněním. Kabelový prvek Nejmenší konstrukční jednotka (např. Pár, křížená čtyřka nebo jednotlivé vlákno) kabelu Kabelový prvek může být chráněn stíněním Kabelová jednotka celek skládající se z jednoho nebo několika kabelážních prvků téhož typu nebo kategorie. Kabelová jednotka může být chráněna stíněním Kabeláž systém telekomunikačních kabelů, šňůr a spojovacího hardwaru, který podporuje spojení zařízení informační techniky Kanál průběžná přenosová cesta spojující libovolné dvě zařízení pro specifickou aplikaci. Kanál zahrnuje připojovací kabely zařízení a pracoviště Generická kabeláž strukturovaný telekomunikační kabelážní systém, který je schopen podporovat celou řadu aplikací. Lze ho instalovat bez předchozích znalostí požadovaných aplikací. Hardware pro specifické použití není součástí generické kabeláže Rozhraní místo, ve kterém je provedeno připojení ke generické kabeláži Klíčování mechanická charakteristika konektorového systému, která zaručí správnou orientaci spojení a zabrání spojení zásuvky nebo optického adaptéru téhož typu určenému k jinému účelu Optický kabel kabel, skládající se z jednoho nebo několika optických prvků (vláken) Pár - kroucený pár nebo jeden kmenový okruh u hvězdicového čtyřkového kabelu Strukturovaná kabeláž teorie 3/10

4 Propojovací šňůra ohebná kabelová jednotka nebo prvek nebo prvek s konektorem (konektory), který se používá k provedení spojení na propojovacím kabelu Stíněné kabely celek, skládající se ze dvou nebo několika symetrických kabelových prvků s kroucenými páry (z jednoho nebo několika prvků distribučního čtyřkového kabelu) opatřeným celkovým stíněním ve společném plášti nebo trubici Kabely se stíněnými kroucenými páry elektricky vodivý kabel obsahující jeden nebo několik prvků, z nichž každý je samostatně stíněný. Kabel může být opatřen celkovým stíněním, kdy takový kabel bude nazýván kabelem se stíněnými kroucenými páry a celkovým stíněním Hvězdicová čtyřka kabelový prvek, skládající se ze čtyř izolovaných vodičů, které jsou spolu zkrouceny (pozn. Při stejných parametrech lza zaměnit za kabely obsahující páry) Kroucený pár prvek kabelu, skládajícího se ze dvou izolovaných vodičů, které jsou pravidelně zkrouceny, aby se vytvořila symetrická přenosová linka Kabel s nestíněnými kroucenými páry elektricky vodivý kabel, obsahující jeden nebo několik párů, z nichž žádný není stíněný. Může zde být použito celkové sténění a v takovém případě se mluví o kabelu s nestíněnými kroucenými páry s celkovým stíněním Aplikační třídy jednou z nejdůležitějších částí normy je specifikace linky, přenosové cesty, zahrnující pasivní části kabelu, pasivní propojovací prvky a propojovací šňůry. Výkon linky je stanoven na jejím rozhraní. V normách jsou definovány aplikační třídy A až D pro kabeláž s měděnými vodiči i s optickými vlákny. Kritériem pro rozdělení jsou maximální frekvence přenosu. Třída A do 100kHz je určená pro protokoly s nízkou rychlostí (směrové signály, přenos hlasu) Třída B do 1MHz je určena pro střední rychlosti (ISDN base terminál), Třída C do 16MHz pro vysoké rychlosti (Token Ring, Ethernet a protokoly se speciálním kódováním -100VG ANYLan), Třída D je pro frekvenci 100Mb/s (MHz) pro velmi vysoké rychlosti (TPPMD, 100 BaseVG, ATM) a Třída E - do 622MHz. Třída F definovaná v r Součástí norem jsou i maximální délky přenosového kanálu podle druhu přenosového média. Pro charakterizování kabeláže jsou uvedeny tyto parametry: útlum (attenuation) v db, pro měděné i optické kabely. Měří se poměrem vstupního výkonu a výstupního výkonu na druhém konci vodiče (páru). Při vyhodnocení v db je to jejich rozdíl. Útlum narůstá s délkou lineárně, s frekvencí cca logaritmicky Strukturovaná kabeláž teorie 4/10

5 přeslech na blízkém konci NEXT (near end crosstalk loss) v db. Měří se pouze mezi vysílacím a přijímacím párem na straně vysílače (od Cat5 vyžadováno měření na obou koncích). Velmi důležitý parametr zejména u párů stejné barvy (vedeny společně). Je nutné změřit všechny kombinace párů a na obou koncích. poměr ztrát mezi útlumem a přeslechem ACR - attenuation to crosstalk loss ratio opět v db. Je měřen jako rozdíl mezi útlumem a přeslechem (v db). Čím větší hodnota, tím je větší odstup přeslechu od užitečného signálu. Opět se měří všechny kombinace. PowerSum ACR od Cat 5E Tento parametr je vypočítáván pro každý pár a udává nejhorší hodnotu ze všech párů. Měří se pro přeslechy NEXT i FEXT a to pro každý pár je dán rozdílem útlumu a součtu přeslechů od ostatních párů. Čím větší hodnota, tím je kabel kvalitnější. Od kategorie Cat5e se měří i FEXT - přeslech na vzdáleném konci. Je to poměr úrovní přeneseného signálu a přeslechu do jiného páru na konci vedení Strukturovaná kabeláž teorie 5/10

6 pro vícežilové kabely se přeslechy od jednotlivých párů sčítají. Proto se u kabelů vyšší kategorie (cat 5E, 6, 7) měří i celkový přeslech od všech ostatních párů měří i MD NEXT neboli Power Sum (allien) NEXT PSANEXT a ACR PS-ACR. Výpočet PS NEXT např. pro pár 1,2 (A) od párů 3,6(B) ; 4,5(C); 7,8(D) je PSNEXTA=10 log10 (10 (-NEXTA*B/10)+10(-NEXTA*C/10)+10(-NEXTA*D/10)) Měření se provádí oboustranně u kabeláží kratších 15m stačí jen ze strany patch zásuvky. ELFEXT Equal Level Far End Crosstalk je to poměr vstupního signálu na blízkém konci a přeslechu na vzdáleném konci. Pro kat a vyšší. Power Sum (allien) ELFEXT je obdoba Power Sum NEXT. Wiremap zjišťuje překřížení a nezapojené vodiče, přerušené nebo zkratované páry DC test - Měření ss odporu Kontrola délky segmentu. Používá se metoda odrazu a jako základní parametr kabelu je použit činitel šíření NVP. Měření se provádí pro každý pár. Délka L se vypočte L = naměř. zpoždění * NVP * c / 2 Kde c je rychlost světla ve vakuu Měření kapacity vedení XC (nepovinné) pro výpočet průměrné impedance Průměrná impedance Average Impednce určuje se ze zpoždění páru a jeho kapacity Ztráty odrazem Return Loss jsou důležité od kabeláže Cat 6 (měří se už u CAT 5E, ale u CAT5 není ho třeba měřit). Určuje impedanční nepřízpusobení na obou koncích nebo nehomogenity páru a dosahuje až 70dB na frekvenci 200MHz (už radiové vlny) SRL structure Return Loss je veličina udávaná výrobcem a určuje homogenitu impedance po celé délce kabelu. Tato hodnota se ale při montáží může prudce změnit. Delay zpoždění CAT5E Rozdíl časů signálů na začátku a na konci vedení SKEW Posuv CAT5E je rozdíl mezi naměřeným zpožděním daného páru a nejnižší hodnotou na daném spoji tj. rozdíl skutečného zpoždění od limitního zpoždění, pro které je pár ještě vyhovující. Headroom od Cat6 jeho číselná hodnota vyjadřuje schopnost kabeláže bezchybného přenosu (nejvyšší hodnota nejlepší přenosové schopnosti.) Je součtem PowerSum ACR a rozdílu nejhorší hodnoty a limitu NEXTu. Vzhledem k tomu, že optické kabely nevyzařují a ani nejsou ovlivňovány vnějšími poli, jsou parametry NEXT a ACR definovány jen pro měděné vodiče. Připravuje se norma E pro přenos ATM tj. 622Mb/s Strukturovaná kabeláž teorie 6/10

7 Charakteristika kabeláže Pro kabely a pasivní díly jsou stanoveny jak mechanické, tak i přenosové požadavky. Kabely jsou definovány jako nerozebíratelné prvky, to je tedy i s koncovkami (obvykle prořezání izolace pro koncovku, navaření koncovek apod). Pro nejčastější kabeláž o impedanci 100ohmů se předpokládá využití zásuvky obsahující celkem 8 pozic, ke kterým jsou jednotlivé páry jednoznačně přiřazeny ( 4 twisty v kabelu). U třídy D nesmí být twist rozmotán na délce větší než 13mm. Pro tuto třídu jsou doporučeny optické konektory SC. Kabely s měděnými vodiči jsou rozděleny do výkonnostních kategorií. Všechny mají společnou dolní frekvenci 64kHz. kategorie 3 (Cat 3)pro frekvenci do 16MHz a 10Mb/s. dnes se prvky kategorie 3 používají jen pro telefonní rozvody. kategorie 4 pro frekvenci do 20MHz a 16Mb/s - pouze u Token Ring v Evropě se nepoužívá kategorie 5 pro frekvenci do 100MHz a 100Mb/s (4 kroucené páry) (odpovídá třídě D). Poloměr ohybu >4krát poloměr kabelu Kategorie neboli kat5e (odpovídá třídě D). Označení Kat 5E se stále používá u ANSI norem. IEEE802.3ab z r pro USA pro Evropu konec r. 2001, zpřísněná kategorie 5 4 kroucené páry obousměrný přenos, pásmo 100MHz, sumační přeslech limitace zpoždění na párech a zpětné odrazy určený pro Gb přenos na vzdálenost 100m existence širokého výběru měřících přístrojů problémy vnější rušení, zpětné odrazy UTP Používá se pro ATM Ve specifikaci se používají dodatky Xx: parametr nad rámec Cat5 Yy : výkony a hodnoty pro UTP a FTP Kategorie 6 standardizován odpovídá třídě E r , 250MHz dvojnásobná šířka pásma než u kat5e. nelze kombinovat prvky různých výrobců (kabely, konektory atd) přesné naladění, záleží na preciznosti provedení (Cat5 má rezervy) stíněný kabel, zakončení RJ45 rozpletení max 1,3mm (jinak veliký Return Loss) málo měřících přístrojů na 250MHz (testovací frekvence) předpoklad FTP Strukturovaná kabeláž teorie 7/10

8 Gb/s bez problému 10Gb/s do 100m (lze, ale nedoporučuje se) problém staré silové rozvody TN-C (dvouvodičové ochranný vodič je zároveň pracovní) kabelem protékají vyrovnávací proudy tlustší kabely menší poloměry ohybu cenově stejné jako optika (mimo aktivní prvky) ACR > ) pro krajní páry 1,2 a 7,8 do 600MHz, pro vnitřní páry 3,4 a 5,6 jako u Cat5. Provoz na 4 párech, v budoucnu se i pro Gb technologie počítá jen s provozem po 2 párech) Kategorie 6a Augemented category nestandardizováno - Určeno pro 10Gb/s 10GbaseT tedy pro metalickou kabeláž Šířka pásma 500MHz Určeno pro páteře a sítě SAN Nedostatek aktivních prvků Kategorie 7 v roce 2004 probíhá standardizace - odpovídá třídě F 600MHz jiný druh konektoru GG45, který je zpětně kompatibilní s RJ-45, konektor TERA 6 párů (jako u RJ-45 páry 1+2, 7+8) a další 2 páry STP Průměr dvojnásobný než u kat5 Neexistence měřících přístrojů do 700MHz Bez významu, dražší než optika Kategorie 7a - Cat7a Do 1000MHz. Kategorie 8 návrh v r Mb/s vzdálenost 50m metalické vodiče Nenormovaná je i tzv. kategorie 5+, pro třídu D+(taktéž není v normách). Tato kategorie je pro 300 nebo 500MHz podle výrobce. Předpokládaná kategorie 6 s s vnitřními optickými kabely a nebo stíněnými STP s vnitřním stíněním jednotlivých párů bude pro třídu E, tj. pro 622MHz Strukturovaná kabeláž teorie 8/10

9 I kategorie 8 je mnohem pomalejší než optické sítě (10Gb/s) Vlastnost CAT5E Cat6 CAT7 Optika FTTD Vzdálenost 100m 100m 100m; 300m Šířka pásma 100MHz 250MHz 600MHz 1,5GHz Rychlost 1Gb/s 1Gb/s 10Gb/s 10Gb/s Rušení Nízké Střední Vyšší Žádné Vyzařování Velké Nižší Nízké Žádné Namáhání kabe Střední Malé Malé Vysoké Hmotnost Střední Vyšší Velká Malá Instalace Snadná Těžší Těžká Snadná Měření Snadné Vyšší Velké Snadné Cena Nízká Střední Vyšší Vyšší komponent Morální životnost 6 8 let 8 10 let 12 let 20 let Použití kabeláže podle standardů Dosažitelná vzdálenost FOIRL 850nm 50 i 62,5 1000m 10BASE-FL i 62, jediné rozumné rozhraní, spektr. Pološířka do 75nm, 3,5db/km 100BASE-FX(FD) i 62, BASE-SX i 62, doporučen konektor SC Duplex o full duplex 2000m o přímé spojení. 412m o jeden opakovač tř I 272 o jeden opakovač tř. II 328 o dva opakovače tř, II Gbase-CX4 metalika 8xtwist STP FDDI i 62, ATM 155Mbps i 62, ATM 622Mbps i 62, BASE-SX jednovidové, SC duplex dtto 62,5 275 dtto 1000BASE-LX dtto + kondicioner u MM vláken kde dochází ke zpoždění necentrálního buzení (jen na části profilu) a tedy funguje jako dekodér Strukturovaná kabeláž teorie 9/10

10 dtto dtto 10Giga Ethernet4x kpdpvání rozšířeno z 8/10B u 1Geth. na 64/66B- 10,3GBd, vlnová délka 850, 1310, 1550nm, Ejhernet PON na pasivních sítích a lze rozšířit na MAN Do vlákna 50/125 je přivedeno o 3,5dB méně výkonu Literatura [1] CW 32/97 [2] seminář o strukturované kabeláži 1998 [3] ST 12/97 [4] Chip 2/01 [5] Network Computing 12/2001 [6] seminář Integrovaná řešení v lokálních sítích. [7] prospekty Invex 2002 [8] Network Computing 4/01 [9] Network Computing 1/03 (návrh kabeláže, audit sítě) Strukturovaná kabeláž Doc. Urban FEI VUT Praktický návrh Ing, Kříž Acatel [10] connect 11/04 Obrázky &tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=x&ei=1vzuvjm2lo3hakj6gtam&ved=0cfgq7a k&biw=1096&bih= Strukturovaná kabeláž teorie 10/10