CC BY
76
20 декабря 2011 г. 12:21
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
К вопросу проектирования структурированных кабельных систем
В настоящее время построение СКС стало самостоятельным направлением бизнеса: полный объем рынка в годовом исчислении составляет около 500 млн. долл. В связи с этим возникает задача оптимизации всех этапов реализации проекта. Этап проектирования не является исключением. Рассмотрены главные проектные особенности СКС, обусловленность СКС, как технического объекта, выбор типа элементной базы и ряд других важных вопросов.
Семенов А.Б., Фомичев Б.Н.
Наличие информационно-вычислительной системы (ИВС) является необходимым условием для эффективной деятельности любой современной организации. Подобные технические объекты строятся в соответствии с известной моделью открытых систем нижний физический уровень которой может быть построен по различным принципам. В подавляющем большинстве случаев для этого используются проводные каналы связи. На современном этапе развития техники их основой является структурированная кабельная система (СКС).
Необходимость создания СКС в здании обусловлена целым рядом объективных факторов. Наиболее значимым среди них является то, что свыше 80% трафика ИВС замыкается внутри самой информационной системы. Кроме того, в современном здании существует достаточно большой объем сетевого оборудования, которое практически не передает информацию за пределы здания. Его примерами может служить система пожарноохранной сигнализации и управления различными инженерными системами.
Первые СКС в нашей стране были построены в 1992 году. За прошедший период построение СКС превратилось в самостоятельное направление бизнеса: полный объем рьмка в годовом исчислении на современном этапе можно оценить величиной, по меньшей мере, 2,5 люллиона портов, что составляет около 500 млн. долл. При столь больших объемах все этапы реализации проекта нуждаются в оптимизации. Этап проектирования не является исключением.
Главные проектные особенности СКС
Процесс создания СКС нормируется радом стандартов. Существующие нормативные документы определяют структуру кабельной системы задают требования к архитектурной инфраструктуре здания, определяют характеристики заземления, правила выполнения тестирования и администрирования построенной кабельной системы. В 2010 г. появились также отечественные стандарты. При этом данные документы фиксируют положения в области, "какой должна быть СКС, но не дают ответа на ключевой вопрос: 'Как спроектировать СКС удовлетворяющую требованиям стандартов и имеющую высокие технико-экономические показатели".
Основной проектной особенностью СКС является малая протяженность линии связи. Данные, полученные в результате практической деятельности, свидетельствуют о том, что средняя ожидаемая протяженность тракта передачи, даже в крупных проектах, не превышает, примерно, 57 м Это немедленно делоет экономжески выгодным применение симметричных кабелей и многомодовой оптики, т.е. тех видов кабельных изделий, которые обоснованно бесперспективны для построения сетей связи общего пользования. Проблема стыковки с сетями операторов связи решается за счет использования выделенных активных устройств, которые устанавливаются в специальном (возможно отдельном) техническом помещении.
Собственно процесс проектирование СКС сточки зрения орта-
110
низации работ характеризуется тем что выполняется по схеме "от частного к общему".
Каждая СКС представляет собой отдельный уникальный проект, который в процессе своей разработки и реализации требует привлечения очень больших человеческих ресурсов Учет уникальных особенностей проекта значительно затрудняет применение средств автоматизированного проектирования.
Обусловленность СКС как технического объекта
Замечательной особенностью современной СКС офисного типа является ее очень хорошая обусловленность, что заметно облегчает формирование первичных технических предложений и выполнение эскизного проектирования. Под обусловленностью в данном случае понимается то, что для начала работы над проектом требуется знание минимального количества параметров. Более того один единственный параметр, которым является количество пользовательских портов, практически полностью задает как росход компонентов, необходимый для реализации кабельной системы, так и ее структуру, а также с высокой точностью определяет время, необходимое для собственно строительства СКС.
В свою очередь количество пользовательских портов довольно жестко привязано к общей площсщи офисной части здания, т.е. к тому параметру, определение которого не вызывает никаких проблем Для первичной оценки числа портов достаточно исходить из того, что на одно место пользователей ресурсов ИВС приходится 4 м2 офисной площади здания, которая, в свою очередь, связана с общей площадью коэффициентом 0,65.
Стоимостная оптимизация, выполняемая с учетом уровня развита техники и типовых параметров различных пассивных и активных устройств, приводит также к ограничению диаметра рабочей области, обслуживаемых одним техническим помещением нижнего уровня. Его величину целесообразно выбирать не свыше 70-75 м. В свою очередь это означает, что переход на иерархические структуры построения СКС имеет смысл при количестве рабочих мест, обслуживаемых СКС, не менее примерно 1 30.
Наиболее затратным с точки зрения стоимости элементной базы и выполнения монтажных работ является горизонтальный кобель. Для расчета величины его расхода привлекается так называемый статический метод основанный на двухточечной оценке математического ожидания протяженности кабельного проб роса. При выполнении некоторых довольно простых дополнительных условий метод обеспечивоет учет величины отходов, а также неизбежного увеличения расхода за счет неровностей уклсщки. Ошибка расчета метода в подавляющем большинстве случаев составляет 5-6%, что вполне достаточно для потребностей практики.
Выбор типа элементной базы
Тип элементной базы, используемой для реализации СКС задается возможностями современной техники с учетом тех классов задач, которые решаются среднестатистическим пользователем ре-
Т-Сотт, #8-2011
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
сурсов ИВС кок в настоящее время, так и в обозримой перспективе. Такой пользователь эффективно не воспринимает информационных потоков, поступающих к нему со скоростями свыше примерно 70 Мбит/с. Для поддержки функционировании сетей Е1Ьете1 на таких скоростях вполне достаточно элементной базы категории 5е, которая в пределе поддерживает скорость передачи 1 Гбиг/с
Создание СКС с привлечением элементной базы категории 6 встречается на практике достаточно редко. Это обусловлено тем, что обеспечивоемые ею характеристики не могут быть эффективно использованы существующими сетевыми интерфейсами массового применения.
Симметричные кабели категории 6а и выше поддерживают скорость передачи информации 10 Гбиг/с с перспективой увеличения значения этого параметра до 40 Гбит/с. Фокусной областью их применения являются СКС для центров обработки данных, строительство которых быстро набирает перспективу.
Применения на нижнем пользовательском уровне решений класса "волокно до рабочего места", которые в массовом масштабе обсуждались еще полтора десятка лет тому назад в ностоящее время нецелесообразно. Эго обусловлено как сложностью обеспечения гарантированным электропитанием телефонных аппаратов пользователей, так и возможность поддержки передачи информации со скоростями вплоть до 1 Гбит/с с помощью симметричных кабелей на расстояние до 100 м, что с заметным запасом перекрывает потребности практики как по скорости, так и по дальности связи.
На магистральных уровнях из-за небольших протяженностей кабельных трасс (в среднем около 45 м) очень большие перспективы имеет многомодовая оптическая техника. Она обеспечивает нормальную гальваническую развязку соединяемых технических помещений. Одновременно, за счет заметно меньшей стоимости сетевого интерфейса, многомодовая элементная база оказывается экономически более выгодной по сравнению с одномодовой.
Преимущества одномодовой оптической техники по дальности связи начинают проявляться при расстояниях между связываемыми пунктами от 500до 1200 м (в зависимости от скорости, по мере ее наращивания указанное значение имеет тенденцию к уменьшению). Поэтому фокусной облостью применения одномодовых решений в СКС являются магистральные линии.
Системные особенности проекта
В процессе выбора структуры кабельной системы целесообразно исходить из величины диаметра рабочей области не свыше примерно 75 м. При превышении этого значения целесообразно переходить на иерархжеские структуры.
Огран^нение по диаметру обслуживаемой рабочей области немедленно означает также то, что первостепенным объектом оптимизации в процессе разработки проекта СКС является ее горизонтальная подсистема. На ее создание расходуется примерно 85 % всех людских и материальных ресурсов.
В СКС допустимо резервирование на всех уровнях. С точки зрения эффективности по комплексному критерию затрат и вероятности обеспечения работоспособности ИВС его целесообразно применять в области магистральной подсистемы, тх. оно в разы превосходит резервирование на уровне горизонтальной подсистемы.
В процессе формирования коммутационного поля целесообразно придерживаться принципов непрерывности и конструктивной неоднородности панелей отдельных функциональных секций. Их применение не только улучшает условия администрирования СКС но и позволяет сократить общую длину шнуровых изделий до примерно 5 м, что положительно сказывается на качестве функционцэоеания линий.
Стандарты требуют от производителя СКС обеспечение максимальной протяженности тракта равной 100 м (90 м линейного кабеля и 10 м шнуров). С учетом изложенных выше положений в правил ь-Т-Сотт, #8-2011
но спроектированной СКС, в которой 95 % всех линий не превышают по длине 70 м, при условии ее реализации на качественной элементной базе ведущих производителей фактически обеспечивается нулевая вероятность ошибки.
СКС и активное сетевое оборудование
В процессе выбора проектных решений СКС необходимо учитывать возможность применения ряда активных устройств, наличие которых не предусмотрено действующими редакциями основных нормативных документов Речь идет в первую очередь об оборудовании интерактивного управленкв и оборудовании дистанционного питания.
Система интерактивного управления (СИУ) внедряется в СКС методом наложения и позволяет автоматизировать ряд рутинных операций текущего администрирования. В процессе выбора типа СИУ целесообразно останавливаться на системах, использующих датчики бесконтактного типа, что заметно облегчает достижение требуемой 15-летней гарантии нормального функционирования.
Оборудование дистанционного питания РоЕ м.б. интегрировано в активное сетевое оборудование или выполнено в форме отдельной панели. Последнее представляется предпочтительным, т.к срок его морального устаревания значительно превышает период эксплуатации в составе ИВС активного сетевого оборудования. Кроме того, немаловажное значение имеет снижение тепловой нагрузки на активное оборудование ЛВС.
Наличие специализированного активного сетевого оборудования меняет собственно процесс проектирования СКС в очень небольших пределах. Учет его наличия сводится к выделению посадочных мест в шкафах и настенных рамах, а также к подбору распределителей силового электропитания.
Средства автоматизации проектирования
Известные методы автоматизации проектирования и оптимизации сетей не получили заметного распространения на практике. Это обусловлено рядом причин:
• сложность ввода большого исходных данных, вт.ч. из-за необходимости обязательного учета вертикальных переходов в процессе построения горизонтальной подсистемы.
• малой вероятностью самой реализации СКС из-за большой конкуренции на рынке.
• очень большим количеством изменений исходных проектных решений в процессе строительства СКС (до 40 %).
С учетом данных особенностей в качестве средства выполнения рутинных вычислений на практике большой популярностью пользуются различные ускорители или конфигураторы, которые обеспечивают удовлетворительную точность выполненкя расчетов Данные программные продукты основаны преимущественно на электронных таблицах Excel. При их разработке используется свойство хорошей обусловленности СКС как технического объекта.
Отметим, что линии подсистемы внешних магистралей всегда проектируются индивидуально. Это не приводит к большому увеличению трудоемкости работ, тх они встречаются всего в 2% реализованных проектов.
Литература
1 Семенов ЛЬ, Стриж**» ОС Сунчвпей ИР. Структурированные кабельные системы. 4-е изд., перераб. и дол. — М.: ДМК-Пресс, 2002. — 640 с.
2 Семенов ЛЬ Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов. — М.:ДМК Пресс; М.: Компания АйТи, 2003.
— 416+16с
3 Семенов ЛБ. Адми»**:трирование структурированных кабель^х систем. НОУДО "Институт АйТи". — М.: ДМК Пресс; М.: Компания АйТи,
2009,- 192с
4 Семенов ЛБ. Волоконно-оптические подсистемы современных СКС
— Аходемия АйТи; ДМК-Пресс. 2007. — 632 с
111
