Содержание

   Введение

    На  дворе XXI век. Сейчас кабельные системы являются неотъемлемой частью организаций. Зачастую работа организации, зависит не только от её персонала, и оборудования на котором работают служащие, но и от кабельной системы.

    Темой данной курсовой работы выбрано проектирование СКС игрового клуба «Игромакс». Цель курсовой работы: спроектировать СКС отвечающую требованиям стандартов ISO/IEC 11801 (1995E) и ANSI/EIE/TIA 568/569, подобрать оборудование необходимое для безотказной работы сети. Задачей курсовой работы, является спроектировать СКС охватывающей 3 компьютерных зала, кабинет администратора, аппаратную комнату. На рабочие места служащих установить внутренние телефоны.

    Данная  локальная сеть будет предназначена  для:

1. Коллективного доступа в Интернет.
2. Обмена файлами, содержащими различного рода информацию.
3. Организации игровых турниров.

    Результатом курсовой работы будет спроектированная сеть здания, с чертежами, списком  оборудования, составленной сметой затрат.

    Курсовая  работа является итогом обучения по дисциплине Компьютерные сети и телекоммуникации.  

1. СКС — основные понятия

     Структурированная кабельная система (СКС) представляет собой иерархическую кабельную  систему здания или группы зданий, разделенную на структурные подсистемы. СКС состоит из набора медных и оптических кабелей, кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъемов, модульных гнезд, информационных розеток и вспомогательного оборудования. Все перечисленные элементы интегрируются в единую систему и эксплуатируются согласно определенным правилам.

     В основу концепции структурированных  кабельных систем положена возможность  реализации следующих основных принципов:

• Универсальность. При продуманной интеграции в инфраструктуру здания структурированные системы позволяют автоматизировать многие процессы по контролю, мониторингу и управлению хозяйственными службами и системами жизнеобеспечения.
• Гибкость. СКС позволяют быстро и легко изменять конфигурацию кабельной системы и управлению перемещениями внутри здания и между зданиями. Для этого администратору сети достаточно перекоммутировать контакты на кроссировочных панелях. Это позволяет обеспечить гибкое изменение рабочих мест сотрудников и полное изменение конфигурации системы, включая замену и добавление оборудования, расширение системы.
• Устойчивость. Тщательно спланированная СКС устойчива к внештатным ситуациям и гарантирует высокую надежность и защиту данных в течение многих лет. Так большинство ведущих производителей дают гарантию на поставляемые ими СКС (при выполнении требуемых процедур сертификации) до 25 лет.

    Таким образом, структурированная кабельная  система является универсальным  и гибким решением задачи создания коммуникационной инфраструктуры здания или группы зданий.

2.Требования  стандартов к СКС

Рис.1 Графическое изображение стандартов.

    В ходе выполнения расчётов и проектирования данной курсовой работы, были использованы международные стандарты: ISO/IEC 11801 (1995E) и ANSI/EIE/TIA 568/569,которые определяют следующие  пункты:

2.1. Правила построения  системы

    Кабели  и коммутационное оборудование различных категорий могут сосуществовать в пределах подсистемы и/или кабельной линии, но передающие рабочие характеристики линии будут определяться категорией наименее производительного звена. Кабели с различными номинальными характеристиками сопротивления не разрешается соединять в пределах одной кабельной линии. Многократное появление одного и того же проводника или проводников, проходящих за точку терминирования (шунтированные отводы), не может являться частью кабельной системы.

2.2. Размеры и конфигурация

    Этажный распределитель. На каждые 1000 квадратных метров площади пола, зарезервированного для офисов, должен быть предусмотрен, как минимум, один этажный распределитель. На каждом этаже должен находиться, по крайней мере, один FD.

    Телекоммуникационные розетки (ТО) могут располагаться на стене, полу или в другой точке рабочего места и должны быть легко доступны на всей полезной площади пола. На каждом рабочем месте должна быть предусмотрена, по крайней мере, одна ТО, обслуживаемая симметричным кабелем 100 0м или 120 0м (предпочтение отдается кабелям 100 0м). Другие ТО должны обслуживаться симметричным кабелем.

    Если  ТО обслуживается симметричным кабелем, для терминирования на каждой ТО должны быть предусмотрены 2 или 4 пары; все  пары должны быть терминированы. Если предусмотрено менее четырех пар, розетку следует четко маркировать. Требуется постоянная маркировка розетки; маркировка должна быть видна пользователю. Следует обращать внимание на то, чтобы регистрировалось первоначальное назначение пар, а также все последующие изменения.

    Аппаратная - пространство в пределах здания, где размещается телекоммуникационное оборудование, и могут находиться (или нет) распределители. В аппаратной может находиться более одного распределителя. Если телекоммуникационный шкаф (ТС) содержит более одного распределителя, его следует считать аппаратной (ER).

    Заземление. Элементы системы заземления должны отвечать требованиям соответствующих норм и правил.

2.3. Рабочее место

    Рабочее место по определению стандарта  служит интерфейсом между горизонтальной кабельной системой, заканчивающейся телекоммуникационной розеткой, и активным оборудованием конечного пользователя. Длины горизонтальных кабелей определяются из предположения, что максимально допустимая длина кабеля для подключения активного оборудования на рабочем месте равна 3 м. Рабочие характеристики (категория) шнуров активного оборудования должны соответствовать или быть лучше рабочих характеристик патч-кордов той же категории.

    На каждом рабочем месте должна быть установлена, по крайней мере, одна розеточная коробка. Для участков здания, где позднее будет трудно установить дополнительную розетку, следует предусмотреть, как минимум, две отдельных розеточных коробки. Розеточные коробки следует располагать так, чтобы обеспечить максимальную гибкость при внесении изменений в конфигурацию рабочих мест.

2.4. Телекоммуникационная  розетка/коннектор  UTP

    Спецификации 8-позиционного модульного разъема  определены в IЕС 603-7 (все восемь контактов  должны быть соединены с проводниками кабеля). Стандарт '568 признает только две схемы разводки - Т568А и Т568В. Различие между ними заключается только в нумерации пар. Основной схемой считается Т568А, а схема Т568В допускается для применения в системах, где существует необходимость поддержки приложений, построенных по схеме Т568В. Единственным ограничением в данном случае является запрет стандарта '568 на одновременное использование двух схем в одной системе. Как минимум, две телекоммуникационные розетки/коннектора должны быть установлены на каждом индивидуальном рабочем месте в соответствии с требованием стандарта. Одна из них может быть ассоциирована с речевыми приложениями, другая - с приложениями передачи данных. Первая розетка/коннектор должна быть терминирована 4-парным кабелем UTP 100 0м (категория 3 или выше). Вторая розетка/коннектор должна быть терминирована, как минимум, одной из перечисленных сред: 4-парным кабелем UTP 100 0м (рекомендуется категория 5), 2-парным кабелем STP-A 150 0м. Розетка должна иметь запас прочности, рассчитанный, как минимум, на 750 циклов подключения аппаратных шнуров.

2.5. Длины кабелей

Рис.3 Длины кабелей

    Общая длина абонентских (А), коммутационных (В) и сетевых кабелей (Е), образующих канал горизонтальной подсистемы, - до 10 метров. Длина коммутационных кабелей в РП здания (С) и РП комплекса (D) - не более 20 метров. Длина сетевых кабелей в РП здания (F) и РП комплекса (G) - не более 30 метров.

    Расстояние  между CD и FD не должно превышать 2000 м. Расстояние между BD и FD не должно превышать 500 м. Длина перемычек и патч-кордов в BD и CD не должна превышать 20 м. Значения длин, превышающие 20 м, вычитаются из максимально допустимой длины магистрального кабеля. Приведенные максимальные расстояния применимы не ко всем комбинациям кабельных сред и приложений.

    Ограничение расстояния магистрали в 90 м предполагает, что на каждом конце кабельного сегмента для подключения активного оборудования к магистрали могут быть установлены  аппаратные шнуры длиной до 5 м каждый. Длина патч-кордов и кроссировочных перемычек в МС и IС не должна превышать 20 м, а длина кабелей, соединяющих активное оборудование с магистральной кабельной системой, должна быть не более 30 м.

2.6. Горизонтальная кабельная система

    Горизонтальные  трассы, по определению стандарта '569, предназначены для обеспечения  пространства для монтажа передающих сред от телекоммуникационного шкафа  до телекоммуникационной розетки на рабочем месте. Горизонтальная трасса может состоять из нескольких компонентов, таких как кабельные лотки, фальш-пол, потолок и периметральные системы (пластиковые настенные "кабель-каналы", "короба").

Рис.4 Длины кабелей 

    Расстояния  в горизонтали. Максимальная длина  горизонтального кабеля должна составлять 90 м, независимо от типа среды.  Выбор типа кабеля. Для использования в горизонтальной кабельной подсистеме рекомендуются кабели двух следующих типов:

Предпочтительные: симметричный кабель 100 0м. Альтернативные: симметричный кабель 120 0м, симметричный кабель 150 0м.

2.8. Горизонтальный кабель UTP

    Горизонтальный  кабель: одножильный, 4-парный, 100 0м, диаметр  проводника -0,51 мм (0,0201" или 24 AWG. Внешний диаметр кабеля должен быть не более 6,35 мм (0,25 "). Цветовое кодирование проводников в кабеле должно соответствовать следующей схеме: 

Пара 1 Белый/Голубой* (White-Blue, W-BL) - Голубой (Blue, BL)

Пара 2 Белый/Оранжевый* (White-Orange, WO) - Оранжевый (Orange, О)

Пара 3 Белый/Зеленый* (White-Green, W-G) - Зеленый (Green, G)

Пара 4 Белый/Коричневый* (White-Brown, W-BR) - Коричневый (Brown, BR).

      Предельное  допустимое усилие на разрыв кабеля должно составлять 400 Н минимум. Кабель должен выдерживать радиус изгиба 21,0 мм при температуре 20°С ± 1°С без появления трещин на оболочке или изоляции.

    Диэлектрическая прочность кабеля должна составлять по крайней мере 2500 В постоянного  тока между двумя проводниками. Сопротивление  любого проводника не должно превышать 93,8 0м на 1 км при температуре 20°С (или пересчитанное для 20°С).

    Затухание рассчитывается на основе значений, полученных при измерении уровня сигнала  на выходе кабеля длиной 100 м, при сканировании рабочего диапазона частот. Максимальное затухание для любой пары, выраженное в дБ/100 м, измеренное при 20° С или пересчитанное для 20° С, должно быть меньше или равно значениям, приведенным в таблице 1:

    Таблица 1.

    Переходное  затухание или потери NEXT. Потери NEXT рассчитываются на основе значений, полученных при сканировании рабочего диапазона частот с помощью сетевого анализатора. Минимальные значения потерь NEXT для любой комбинации пар при комнатной температуре должны быть больше или равны значениям, приведенным в таблице 2: 

     Таблица 2.

    Задержка  в распространении сигнала в  любой паре на частоте 10 МГц не должна превышать 5,7 нс/м. Разница в задержках  распространения сигнала в паре между любыми двумя парами не должна превышать 35 нс/100 м.

2.8. Коммутационное оборудование UTP

    Магистральное и горизонтальное коммутационное оборудование служит средством коммутации и кросс-соединения частей кабельной системы, кабельной  системы с телекоммуникационной системой здания, с активным оборудованием  и телекоммуникационными сетями.

    Коммутационное  оборудование, предназначенное для  терминирования кабелей UTP, по требованию стандарта должно быть типа IDC, для коммутационного оборудования стандартом определен температурный рабочий диапазон в пределах от -10°С до +60°С. Установленные коннекторы должны быть защищены от физических воздействий и влаги.

    При терминировании коннекторов коммутационного  оборудования точка развития пары кабеля должна быть расположена как можно  ближе к точке терминирования. Развитие пары в результате терминирования на коммутационном оборудовании не должно превышать 25 мм для кабелей категории 4 и 13мм для кабелей категории 5. Рекомендуется удалять оболочку кабеля ровно настолько, сколько это необходимо для удобства терминирования.

2.9. Аппаратные

    Аппаратная - помещение, занимаемое крупным телекоммуникационным оборудованием.

    Основные  требования стандарта к аппаратным:

•  аппаратные следует располагать в стороне от источников электромагнитного излучения (ЕМI).

•  размеры аппаратной должны отвечать требованиям к располагаемому в ней оборудованию или, при отсутствии данных, составлять 0,07 квадратных метров на каждые 10 квадратных метров площади обслуживаемых рабочих мест;

•  минимальный допустимый размер аппаратной - 14 квадратных метров;

•  аппаратная должна быть соединена с главным электродом системы заземления здания кондуитом размером 1+1/2" (ANSI/TIA/EIA-607);

•  требуемая минимальная высота потолка аппаратной должна составлять 2,44 м.

2.10. Патч-корды и кроссировочные перемычки UTP

    Патч-корды и кроссировочные перемычки UTP должны отвечать минимальным требованиям к рабочим характеристикам горизонтальных кабелей за исключением допущения затухания на 20% большего для многожильных кабелей по сравнению с одножильными. Для изготовления патч-кордов стандартом признается использование только многожильных кабелей для обеспечения длительной эксплуатации.

    Цветовое  кодирование кроссировочных перемычек: один проводник должен быть белого цвета, другой должен иметь четко  различимый сплошной цвет, например, красный или синий.

    Вследствие идентичной группировки пар, патч-корды, терминированные в соответствии со схемами Т568А или Т568В, взаимозаменяемы при условии, что оба конца одного патч-корда терминированы по одной и той же схеме.

    Кабели, используемые для изготовления патч-кордов, и кроссировочные перемычки должны отвечать всем требованиям к рабочим и механическим характеристикам стандарта '568-А. Внешний диаметр изолированных многожильных проводников должен составлять от 0,8 мм до 1мм для обеспечения прохода их в каналы модульной вилки.

2.11. Правила монтажа компонентов и систем на основе UTP

    Существует  специальная система требований и рекомендаций по монтажу кабельных  систем, выполнение которых гарантирует  сохранение исходных рабочих характеристик  отдельных компонентов, собранных в линии, каналы и системы.

    Стандарт '568 устанавливает несколько основных правил монтажа в качестве требований:

1. При  протяжке кабелей в сложных  условиях, при протяженности непрерывного  кондуита более 30 метров или  наличии в нем более двух поворотов с углами в 90 и более градусов, рекомендуется использовать динамометр.

2. Радиусы  изгиба установленных кабелей  не должны быть менее следующих  значений: 4 внешних диаметров кабеля  для горизонтальных кабелей DTP и 10 внешних диаметров кабеля  для многопарных магистральных кабелей UTP. 3. Следует избегать негативных воздействий на кабель, вызываемых следующими явлениями:

• перекручиванием кабеля во время протягивания или монтажа;
• растягиванием кабельных пучков под действием собственного веса на кабельных подвесках;
• туго затянутыми кабельными хомутами;
• резкими изгибами кабеля.

4. Горизонтальные  кабели должны использоваться  в сочетании с коммутационным оборудованием и патч-кордами (или кроссировочными перемычками) той же, или более высокой, категории рабочих характеристик и желательно одного производителя.

2.12. Классификация приложений

    Данным  стандартом определено четыре класса приложений, использующих медные кабельные  компоненты. Этим гарантируется относительная  гибкость в выборе различных систем передачи информации.

    Классы  приложений, использующих медные компоненты: 

Класс A - речевые и низкочастотные приложения. Рабочие характеристики кабельных  линий, поддерживающих приложения Класса A, определены до 100 Кгц.

Класс B - приложения со среднескоростной цифровой передачей данных. Рабочие характеристики кабельных линий, поддерживающих приложения Класса B, определены до 1 МГц.

Класс C - приложения с высокоскоростной цифровой передачей данных. Рабочие характеристики кабельных линий, поддерживающих приложения Класса C, определены до 16 МГц.

Класс D - приложения со сверхвысокой скоростью  передачи данных. Рабочие характеристики кабельных линий, поддерживающих приложения Класса D, определены до 100 МГц,

2.13. Коммутационное оборудование СКС

    Основным  компонентом, предназначенным для терминирования кабелей и проводников в телекоммуникационных шкафах и на рабочих местах, является коммутационный (терминационный) блок.

    Существует  два основных типа коммутационных блоков - блок типа 66 и блок типа 110. Оба типа в настоящее время предлагаются большим количеством производителей, и многие версии терминационных блоков интегрированы в такие компоненты, как коннекторы розеток и патч-панели.

    Наиболее  часто применяются два типа терминационных блоков - 110 и KRONE.

    Стандарт EIA/TIA-568-А предписывает использование коммутационных блоков с типом контакта IDC - "контакт со смещением изоляции". Блоки 110, KRONE используют контакты IDC. Метод создания контакта путем смещения изоляции (IDC), в общем случае, признается как более быстрый и более надежный способ терминирования проводников по сравнению с методом намотки проводника на штыревой контакт. При методе IDC изоляция не удаляется с проводника, а сам проводник проталкивается в двухсторонний терминирующий нож с острыми внутренними краями, который прорезает изоляцию и создает прочное электрическое и механическое соединение. Проводник плотно сидит между двумя металлическими контактами и, таким образом, формируется вакуумно-плотная изоляция места соединения. Большинство систем IDC требует применения специальных терминирующих инструментов.

2.13.1. Коммутационные блоки типа 110

    Система 110 состоит из двух базовых компонентов - коммутационного блока 110 и коннектора 110С. Коммутационный блок 110 - это штампованный монтажный пластиковый узел с горизонтальными индексированными гребенками, на каждой из которых укладываются и фиксируются 25 пар проводников. Блоки изготавливаются различной емкости - 50, 100, 200 и 300 пар. 100-парный блок имеет четыре горизонтальные гребенки, 300-парный - 12.

    Кроссировочные проводники представляют собой пары в изоляции без внешней оболочки. Система 110 предназначена для работы с изолированными проводниками размером от 22 до 26 AWG, Коннекторы 110 предназначены для терминирования только одножильных проводников.

    Система 110 используется для терминирования многопарных станционных кабелей и создания кросс-соединений с другими точками терминирования. Существуют рамные узлы 110 с заранее терминированными 25-парными кабелями. На другом конце этих кабелей установлены 50-контактные telco-коннекторы, с помощью которых можно осуществлять подключение к активному сетевому оборудованию, телефонным коммутаторам и другим устройствам с многопортовыми выходами.

    Коммутационный  блок 110 является важной составной частью многих розеточных модулей и патч-панелей. Главным недостатком блока 110 является расположение контактов в одном ряду, что делает его шире некоторых других систем IDC. Это мешает близкому расположению гнезд на одной плате розетки. Некоторые производители патч-панелей решают эту проблему расположением гребенок 110 в два ряда, от которых пары расходятся к гнездам,

2.13.2. Коммутационные блоки KRONE.

    Коммутационная  система KRONE существует в 8-, 10- и 25-парном исполнении базовых коннекторных модулей, монтируемых в различных сочетаниях. 8- и 10-парные коннекторы могут устанавливаться в отдельные монтажные рамы общей суммарной емкостью 20 коннекторов. Такие рамы в итоге способны к терминированию 160 или 200 пар проводников, 8-парный коннектор обычно используется для терминирования двух горизонтальных 4-парных кабелей. Монтажные модульные рамы могут устанавливаться по отдельности на стене или тройками в аппаратных стойках 19 дюймов. Для 25-парных приложений существуют 25-парные коннекторы и монтажная рама. 25-парный коммутационный модуль по конструкции аналогичен системе 110 - он состоит из передней и задней частей. Как и в случае 8- и 10-парных коннекторов, 25-парный коннектор устанавливается горизонтально на монтажной раме. Наибольшую популярность приобрела система KRONE в телефонной промышленности. Уникальный серебреный IDC-контакт KRONE, врезающийся в проводник под углом к его оси 45°, обеспечивает надежное, вакуумноплотное соединение одножильных или многожильных проводников размером 22-26 AWG. Зажимы фиксирующие изоляцию надежно удерживают проводник и изолируют место контакта от воздействий вибраций и механических сил. Осевые и крутящие силы позволяют поддерживать долговременное соединение. Утопленные контакты и проводники обеспечивают защиту цепей от аварий и коротких замыканий.