OKABLOWANIE STRUKTURALNE
Informacje ogólne
Okablowanie strukturalne jest zbiorem środków technicznych, którego zadanie polega na umożliwieniu transmisji danych, głosu, obrazów, faksów oraz innych sygnałów z dużą szybkością. Najczęściej wykorzystywanym nośnikiem sygnałów w okablowaniu poziomym jest skrętka czteroparowa miedziana kategorii 5e, kabel nieekranowany -UTP lub ekranowany FTP. Skręt każdej pary kabla jest inny, co wpływa na zmniejszenie zjawiska przesłuchów pomiędzy poszczególnymi przewodami. Jest to również związane z różnymi długościami przewodów w kablu. Skręcenie par przewodów nazywane jest splotem norweskim. Przy większych odległościach oraz tam, gdzie wymagana jest duża przepustowość łączy (połączenia pionowe i między budynkami) stosuje się światłowody. Przewody łączą między sobą poszczególne węzły sieci - główny z pośrednimi. Okablowanie kończą gniazda, z których wyprowadzane są kable stacyjne do urządzeń końcowych komputerów, drukarek, telefonów i innych. Węzły - główny i pośrednie wyposażone są w panele krosujące, które pozwalają na łatwą i szybką zmianę konfiguracji sieci. Przy projektowaniu sieci stosuje się zasadę nasycenia okablowania, która polega na zapewnieniu odpowiedniej i właściwie rozplanowanej liczby punktów przyłączeniowych. Przestrzeganie tej zasady daje znaczną elastyczność w użytkowaniu. Zmiana lokalizacji poszczególnych urządzeń końcowych polega na prostym przełączeniu kabli krosujących w szafie dystrybucyjnej. Ewentualny przyrost liczby urządzeń końcowych nie wymaga ponownego instalowania sieci. Okablowanie strukturalne odznacza się wysoką odpornością na zakłócenia, co pozwala na stosowanie bardzo dużych prędkości transmisji. Decyzja dotycząca zakupu nowoczesnych środków technicznych, winna uwzględniać bardzo ważny czynnik, jakim jest spełnianie przez kupowane urządzenia odpowiednich norm. Oferowane przez nas rozwiązania są zgodne z uznaną na całym świecie normą EIA/TIA, co daje możliwość korzystania z szerokiej oferty urządzeń różnych producentów.
Sieć komputerowa
Przy projektowaniu i w czasie budowy okablowania strukturalnego w sieciach komputerowych bardzo duże znaczenie ma stosowanie standardów instalacyjnych. Daje to możliwość stosowania sprzętu aktywnego pochodzącego od różnych producentów. W połowie lat osiemdziesiątych stowarzyszenia: TIA (Telecommunications Industry Association) oraz EIA (Electronic Industries Association) rozpoczęły prace nad sposobami okablowania budynków, które miały na celu stworzenie jednolitego systemu łączenia urządzeń i środowisk różnych producentów. W roku 1991 duet TIA/EIA opublikował dokument dotyczący standardu okablowania budynków pod nazwą TIA/EIA 568 Commercial Building Telecommunication Cabling Standard. W kolejnych latach opublikowano dodatki do tego standardu i funkcjonuje on pod nazwą TIA/EIA 568-A. Standardy TIA/EIA wymagają prowadzenia dwóch kabli dla każdej stacji roboczej. Punkty przyłączeniowe powinny więc posiadać dwa wyprowadzenia (gniazda) jedno dla danych i jedno dla głosu. Wszystkie komponenty sieci powinny być zgodne ze specyfikacją kategorii 5. Gwarantuje to utrzymanie wysokiej jakości sygnałów oraz zapewnia dużą prędkość transmisji. W czasie układania przewodów między poszczególnymi węzłami i punktami przyłączeniowymi w obszarze roboczym należy zachować szczególną ostrożność. Kształt kabla nie może ulec drastycznej zmianie - znaczy to, że nie może on być skręcony czy zgięty o kąt przekraczający dziesięciokrotną wartość zewnętrznej średnicy kabla. Skrętki w kablu zostają ściśnięte, co staje się przyczyną powstawania przesłuchów. Przy podłączaniu kabli kategorii 5 do gniazd paneli krosowniczych i punktów przyłączeniowych, nie należy rozkręcać par na długości większej niż 1,25cm od zakończenia kabla. Zapobiega to powstawaniu przesłuchów i innych mogących się pojawić problemów.
System okablowania poziomego łączy każde z wyjść do stacji roboczej z szafami dystrybucyjnymi. Maksymalna odległość w poziomie od szafy dystrybucyjnej do wyjścia komunikacyjnego wynosi 90m, niezależnie od typu medium. Dodatkowe 10m jest przeznaczone dla kabli przedłużających w szafie dystrybucyjnej i przy stacji roboczej. Szafa dystrybucyjna posiada wyposażenie umożliwiające podłączanie stacji roboczych w obszarze przyległym z instalacją pomieszczenia technicznego. Szafa dystrybucyjna jest urządzeniem ogólnego przeznaczenia, które może realizować zarówno połączenia okablowania poziomego, jak i połączenia urządzeń wejściowych.
Warunki energetyczne konieczne do spełnienia przez system okablowania strukturalnego
Szybki rozwój technik przesyłu danych w sieciach komputerowych, w których nacisk kładzie się na zwiększanie prędkości, uzyskiwanie szerszego pasma oraz podwyższanie częstotliwości transmisji powoduje, że jednym z problemów jakie napotykamy przy projektowaniu i budowie sieci staje się odpowiednie ekranowanie i uziemienie. Przechodzenie na coraz wyższą kategorię pracy urządzeń aktywnych wymusza konieczność dostosowywania sieci; od powszechnie stosowanej obecnie kategorii 5e Fast Ethernet (125MHz), do kategorii 6 Gigabit Ethernet (250MHz), a nawet przyszłej kategorii 7 (600Mhz). Do budowy sieci kategorii 5e najczęściej wykorzystuje się kable miedziane o impedancji 100 Ohm typu UTP kat.5e (bez ekranu) lub FTP kat.5e (z pojedynczą warstwą ekranu). Jednak w instalacjach wymagających ochrony elektromagnetycznej, np. tam gdzie kable przebiegają razem z instalacją elektryczną lub gdy instalacja strukturalna może wpływać na działanie innych sieci czy urządzeń stosuje się kable S-FTP z podwójną warstwą ekranującą złożoną z folii aluminiowej i oplotu miedzianego. Szczególnie ważne jest to dla sieci kat.6 pracujących przy dużych częstotliwościach 250Mhz. Lepsze połączenie ekranu z uziemieniem daje umieszczenie w kablu drenu z drutu miedzianego o przekroju 0,5 mm. Do budowy sieci kat.7 (600MHz) opracowano kable typu S-STP z podwójną warstwą ekranującą z folią na każdej parze i oplotem. Są to kable z najwyższym stopniem ochrony EMC. Żeby urządzenia mogły prawidłowo działać przy coraz wyższych częstotliwościach dla przenoszonych pasm muszą być skutecznie uziemiane i ekranowane. Ma to duży wpływ na charakterystyki transmisyjne przenoszonego kanału, ochronę elektromagnetyczną, a także bezpieczeństwo przesyłanych danych. Uziemienie ochronne i ekranowanie wchodzi w skład dodatkowej ochronny przeciwporażeniowej w urządzeniach nisko prądowych o napięciu znamionowym do 1 kV. Rezystancja uziemienia roboczego w budynku nie powinna być wyższa od 5 Ohm. W dużych ośrodkach teleinformatycznych wymogiem jest aby rezystancja uziemienia wynosiła około 1 Ohm, a rezystancja przewodów uziemiających kolejne urządzenia dołączone do głównej szyny uziomowej lub ekwipotencjalnej budynku nie powinna być wyższa niż 1 Ohm. Dla uzyskania tych wartości należy stosować przewody uziemiające o następujących przekrojach:
urządzenia w szafie dystrybucyjnej są łączone przewodem o przekroju żyły linki uziemiającej Cu (kol. żółto-zielony) od 4mm2 do 6mm2 ze wspólnym zaciskiem lub listwą uziemiającą szafy
metalowe części samej szafy należy podłączyć do wspólnej listwy uziemiającej szafy za pomocą linki uziemiającej Cu (kol. j.w.) o przekroju 6mm2
W szafach teleinformatycznych powinny być wydzielone listwy lub zaciski dla połączeń uziomowych i osobno dla połączeń przewodów ochronnych, które posiadają inną funkcję ochrony urządzeń. Listwy połączeń ochronnych w szafach można przyłączać do szyn PE (PEN) w rozdzielniach elektrycznych. Listwy połączeń uziomowych, natomiast należy przyłączać bezpośrednio do głównej szyny ekwipotencjalnej lub zacisku uziemienia w budynku. Jeżeli w okablowaniu strukturalnym lub sieciowym występuje ekran, to powinien być podłączony:
z zaciskiem uziemienia lub listwą uziemienia urządzenia np. patchpanelu krosowego do którego został przyłączony
z bagnetem uziemienia gniazda komputerowego, jako punktu przyłączeniowego stacji roboczej
z uziemieniem przyrządu pomiarowego na czas pomiarów. Uziemienia powinny spełniać wymagania normy polskiej PN-92/E-05009/54 (obecnie także normy europejskiej IEC 384.5.54 Electrical installations of buildings)
Instrukcje uziemiania i wymagania producentów sprzętu w tym zakresie powinny być stosowane tam, gdzie są kompatybilne z wymaganymi kodami kabli elektrycznych (przewód żółto-zielony - jednocześnie może występować jako przewód uziemiający i ochronny) przyłączane do wspólnego uziemienia. Projektując sieci należy brać pod uwagę zagadnienie bezpieczeństwa pracy przy urządzeniach telekomunikacyjnych. Bezwzględnie należy stosować się do norm polskich i właściwych norm europejskich związanych z uziemieniem ekranów kabli i ekranów innych metalowych części np. osłon metalowych. Połączenia ekranów i uziemień powinny wykazywać trwałe połączenie galwaniczne związane z ciągłością ekranu, lub ciągłością uziemienia dla których sumaryczna oporność połączeń jest bliska zeru. W szafach telekomunikacyjnych i komputerowych wszystkie ekrany kabli powinny być połączone. Zwykle ekrany te łączy się z ekranami urządzeń, a w szafkach komputerowych i telefonicznych z obudowami urządzeń, paneli, które z kolei są łączone z wyznaczonym uziemieniem w szafkach tj. z listwą uziemienia. Wyeliminowanie wpływu silnych pól elektromagnetycznych, impulsów od: iskrzenia, przepięć lub wyładowań atmosferycznych oraz fal elektromagnetycznych o takich samych lub wyższych częstotliwościach na bezpieczeństwo transmisji danych w sieciach komputerowych, wymaga stosowania kabli ekranowanych. Ekranowanie kabli oprócz w/w czynników chroni również dane przesyłane kablem przed przesłuchem zbliżnym pomiędzy parami przewodów w tym samym kablu lub pomiędzy przewodami, a także niepożądanym podsłuchem. Zasada postępowania przy ekranowaniu kabli sprowadza się bardziej do uzyskania skutecznej ochrony przed wpływami czynników zewnętrznych (jak wyżej) i ze względu na możliwość ograniczenia propagacji zakłóceń od samego kabla transmisyjnego czyli tzw. kompatybilność elektromagnetyczną EMC, niż ze względu na bezpieczeństwo elektryczne. Ze względu na kompatybilność elektromagnetyczną ekranowanie podlega stosownym normom. Zasadą jest łączenie ekranów przewodów z lokalnym systemem wyrównywania potencjałów. Jeżeli warunki pracy zalecają izolowanie ekranu przewodu dochodzącego do urządzenia (ekran nie może być połączony z lokalnym punktem wyrównywania potencjałów), należy w celu wyrównywania różnic potencjałów występujących np. podczas piorunowego wyładowania doziemnego, połączyć ekran z lokalnym punktem wyrównywania potencjałów przez iskiernik. Ekrany przewodów i urządzeń winny być łączone ze sobą. W szafie komputerowej, bądź w rozdzielnicy żyły przewodów ekranów należy połączyć z listwą uziemień, a tę z kolei z lokalną szyną uziemienia, a jeżeli takiej nie ma w budynku, to z główną szyną ekwipotencjalną. Połączenia ekranów zależą od jakości wykonania i są konieczne w przypadku kabli ekranowanych o wyższych kategoriach dla spełnienia warunków przesyłu danych. Przewody ochronne wykonane są zwykle z takiego materiału jak przewody fazowe i o takim samym przekroju 16mm2. Powyżej tej wartości i w innych przypadkach przekrój przewodu ochronnego powinien być tak dobrany, aby przewodność takiego przewodu nie była gorsza od przewodności przewodu wg. normy. Jako przewód ochronny wykorzystuje się jedną z żył (3-cia żyła dla linii 2-przewodowej, lub 5-ta żyła w linii 4-przewodowej) w kablach wielożyłowych. Przewody ochronne przyłącza się tylko do części przewodzących dostępnego wyposażenia i sprzętu elektrycznego, których zasilanie jest wyłączane przez urządzenie zabezpieczające przy powstaniu uszkodzenia (np. wyłącznik różnicowo-prądowy). Przewody uziemiające mają zastosowanie dla prawidłowego działania wyposażenia oraz umożliwienia prawidłowej pracy i ochrony instalacji komputerowej i powinny być wykonane jako elektrycznie niezależne. Przewody uziemiające powinny być dołączone do szyny ekwipotencjalnej, która jest prawidłowo uziemiona. Dla skutecznego uziemienia, zgodnego z przepisami i odpowiednimi normami [PN-92/E-05009/54 - Uziemienia i przewody ochronne], urządzeń komputerowych zabudowywanych w szafach komputerowych, można przyjąć niższe wartości przekroju przewodów uziemiających z dopuszczalnego zakresu jak dla rozdzielni elektrycznych. Przewody uziemiające, izolowane łączą wszystkie części przewodzące dostępne, których przekrój poprzeczny nie powinien być mniejszy od 6mm2 i nie musi być większy od 25mm2 dla Cu. Do przewodów uziemiających należy przyłączać ekrany urządzeń i sieci pracujących przy wysokich częstotliwościach, a także obudowy szaf i urządzeń informatycznych oraz stojaki i szafki teletechniczne central. Przy projektowania okablowania strukturalnego należy uwzględnić europejskie normy dotyczące emisji i odporności elektromagnetycznej np. EN 50081-1, EN 50082-1, EN 55022, EN 55024. Urządzenia zaprojektowane do jednego lub więcej mediów (głos, dane, video), powinny spełniać wymagania właściwych norm EMC dotyczących tych mediów, tak aby nie pogarszały charakterystyki całości systemu po zainstalowaniu któregokolwiek z tych mediów w systemie.
Normy, które musi spełniać prawidłowo zaprojektowany i wykonany system okablowania strukturalnego
polskie PN-EN 50173 (1999) europejskie EN 50173 (2001)
amerykańskie TIA/EIA 568B (2001)
światowe ISO/IEC 11801 AM2 (1999)
Wg. normy NR: IEC 1000-4-4 (Serie szybkich elektrycznych zakłóceń impulsowych EFT/B) Wymagania dla linii i sprzętu:
1 kV - obwody sieciowe
0,5 kV - porty sygnałów telekomunikacyjnych
Wg. normy NR: IEC 1000-4-5 (Zakłócenia udarowe typu 1,2/50 - 8/20) Wymagania dla linii i sprzętu:
sieć: 2 kV linia - ziemia, 1 kV linia - linia
porty telekomunikacyjne: 1,5 kV
Rozporządzenie Prezesa RM z dnia 25.02.1999r w sprawie podstawowych wymagań bezpieczeństwa systemów i sieci teleinformatycznych (DZ.U. z dnia 5.03.1999r) Postanowienia i zalecenia dotyczące instalacji zasilających Elektryczne instalacje zasilające sieci komputerowe powinny być zgodne z następującymi zasadami i przestrzegać obowiązujących norm:
Szyna głównych połączeń wyrównawczych w obiekcie musi być uziemiona. [Norma PN-92/E-05009/54]
Przewody uziemiające urządzeń komputerowych muszą być połączone z listwą uziemienia szafy, bądź bezpośrednio z - główną szyną wyrównawczą.
Jako przewody uziemiające (funkcjonalne) urządzeń komputerowych i szaf mogą być wykorzystane przewody ochronne PE, elektrycznej dedykowanej sieci zasilającej. [Norma PN-IEC-364-707]
Przewody uziemiające, lub wykorzystywane do tego celu przewody ochronne PE instalacji zasilającej muszą mieć niezawodną ciągłość od Głównej szyny wyrównawczej do najdalszego urządzenia sieci komputerowej.
Z uwagi na upływność prądu urządzeń i kabli należy stosować przewody ochronne miedziane (uziemiające) o przekroju min. 2,5mm2. Dla głównych obwodów zasilających sieci komputerowe lub do zasilanych szaf komputerowych należy stosować przewody Cu uziemiające o wysokiej niezawodności, czyli o przekroju min.10mm2 lub równoważne.
Instalacje elektryczne zasilające muszą być chronione ogranicznikami II stopnia przepięć (kat. C), przed przepięciami atmosferycznymi i łączeniowymi tj. do poziomu wartości przepięcia 2,5 kV. Instalacje komputerowe i teleinformatyczne zasilane z sieci elektrycznej dedykowanej, należy obecnie chronić ogranicznikami III stopnia przepięć (kat. D) tj. do poziomu przepięć 1,5 kV.
Urządzenia komputerowe mogą być zasilane tylko w układzie sieci zasilającej TN-S, lub TN-C-S (pod warunkiem, że od głównej szyny wyrównawczej jest już układ TN-S). Nie wolno stosować układu sieci TN-C.
W całej sieci komputerowej każda przewodząca obudowa urządzeń komputerowych musi być połączona z przewodem uziemiającym (lub ochronnym).
Sieć ochronna i uziemiająca wykonana, powinna odpowiadać powyższym warunkom i normom, a dopuszczona może być po sprawdzeniu odbiorczym przez upoważnione osoby posiadające uprawnienia do badań i pomiarów elektrycznych.
Wykaz norm i opracowań związanych z zagadnieniem ekranowania i uziemienia urządzeń komputerowych
PN-EN 50173 - Systemy okablowania strukturalnego
PN-92/E-05009/54 - Uziemienia i przewody ochronne.
PN-EN 50081-1/96 - Kompatybilność elektromagnetyczna
PN-EN 50082-1/97 - Kompatybilność elektromagnetyczna
PN-EN 55022 /96 - Kompatybilność elektromagnetyczna
PN-93/E-05009/61 - Sprawdzenia odbiorcze
PN-IEC 364-4-481 - Dobór środków ochrony w zależności od wpływów zewnętrznych.
PN-IEC 364-7-707 - Wymagania dotyczące uziemień instalacji dla urządzeń do przetwarzania danych.