Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

О Европейской Директиве и экранированных кабельных проводках

В. И. Капустян

Современная тенденция развития ЛВС в направлении высокоскоростных протоколов (Fast Ethernet, ATM, TP-PMD и т. п.), большая концентрация в помещениях электронного оборудования и другие обстоятельства ужесточают требования к электромагнитной совместимости (ЭМС) в информационных сетях. Поэтому все более актуальным становится вопрос о правильном выборе кабельной проводки для информационных систем с высокой пропускной способностью.

Под ЭМС понимается способность электрических или электронных систем функционировать совместно, не создавая взаимных помех, т. е. они должны, с одной стороны, обладать невосприимчивостью к постороннему электромагнитному излучению, а с другой — не создавать аналогичных помех другим системам.

С 1 января 1996 г. вступила в действие Европейская директива по электромагнитной совместимости (European EMC Directive 89/336/EEC), обязывающая все государства — члены ЕС в законодательном порядке следовать единым жестким нормам по допустимому электромагнитному излучению и помехозащищенности электрического и электронного оборудования. Подкрепленная соответствующими правовыми актами государств содружества, она призвана не только улучшить экологическую обстановку, но и обеспечить свободное движение соответствующей продукции внутри ЕС. Теперь любое оборудование, подпадающее под действие Директивы, должно иметь маркировку "CE".

Аналогичный документ действует и в США. Он подготовлен Федеральной комиссией по связи (Federal Communications Commission — FCC) и устанавливает нормы по ЭМС на все электронное и электротехническое оборудование, продаваемое и производимое в США.

Появление Директивы, имеющей отношение и к сетям передачи данных на базе структурированных кабельных систем (СКС), вызвало множество публикаций об эффективности экранирования с целью удовлетворения соответствующим требованиям по ЭМС. В ряде из них содержится весьма вольное толкование положений Директивы, относящихся к СКС, и категоричные утверждения, не подтвержденные фактами. В связи с этим целесообразно привести некоторые факты.

Директивой не устанавливаются детальные технические ограничения непосредственно, в этом плане она опирается на известные европейские стандарты: EN 55022 Class B, определяющий методы тестирования, количественные нормы на электромагнитное излучение, и EN 50082-1, содержащий нормы на восприимчивость к внешнему электромагнитному излучению.

СКС в целом и ее компоненты не являются предметом рассмотрения в Директиве. О них можно говорить только в случае подключения активного электронного оборудования, определяющего методы генерации и обмена данными. Только тогда СКС может излучать, принимать и передавать электромагнитные возмущения, а следовательно, отвечать требованиям Директивы. Компоненты СКС не нуждаются в маркировке "CE".

Объектом внимания Директивы является инсталлированная СКС, предназначенная для выполнения специфических функций вместе с активным оборудованием (например, система 10Base-T), но и она не нуждается в маркировке "CE".

Как известно, улучшению ЭМС на уровне СКС способствуют:

· соблюдение безопасных расстояний между элементами кабельной проводки и источниками/ приемниками помех (известно, что напряженность поля убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от проводника электрического тока);

· применение балансных кабельных компонентов, в частности кабелей типа "витая пара";

· экранирование проводки с помощью внешних по отношению к ней экранов (металлических заземленных коробов, металлизированных покрытий и т. п.) или применение кабелей с интегрированным экраном (FTP, STP и пр.). И международный ISO/IEC 11801, и европейский EN 50173 стандарты рекомендуют использовать неэкранированные и экранированные кабели;

· фильтрация передаваемых сигналов. Соединители с фильтрующими свойствами способны существенно повысить защищенность СКС от помех, спектр которых не перекрывается спектром передаваемого сигнала;

· применение оптоволоконных технологий.

В идеально сбалансированной линии, состоящей из абсолютно симметричных компонентов (пар проводников, соединителей, источника и приемника сигналов), внешние поля создают синфазную помеху, не воспринимаемую приемником. В то же время результирующее поле такой линии имеет нулевую напряженность. Отсутствие излучения и абсолютная невосприимчивость к внешним наводкам являются потенциально (теоретически) достижимыми показателями витой пары. Существующие кабели, соединители, генераторы и приемники сигнала в силу технологических погрешностей не обладают идеальной симметрией, что приводит к дисбалансу линии, а следовательно, к неидеальным значениям показателей ЭМС.

Для экранирования современных кабелей используется общая для всех витых пар оплетка из проволоки и/или фольги (фирмы Alcatel, BICC Brand Rex, Mod Tap, Mohawk и др.), в дополнение к ней применяются индивидуальные экраны из фольги для каждой пары: S-FTP Pimf-кабель (фирмы AMP), Data Twist 600 (фирмы Belden), Megaline 722 (фирмы Kerpen).

Очевидно, что кабель с общим экранированием всех пар при грамотном заземлении имеет дополнительную защиту по сравнению с неэкранированными кабелями UTP. К тому же экранирование пар уменьшает их взаимное влияние друг на друга, т. е. улучшает значение показателя NEXT. Однако следует иметь в виду, что для обеспечения симметрии сложных по конструкции экранированных кабелей требуется и более сложная прецизионная технология.

Сравнение кабелей различного типа

Интенсивность излучения и помехозащищенность в ЛВС зависят от многих факторов: топологии и длины сегментов кабельной проводки; характеристик передаваемого по кабелю сигнала (уровня последнего и распределения энергетического спектра); напряженности трафика и др. Поэтому любые результаты тестирования и тем более сравнения экранированных и неэкранированных СКС носят частный характер. В общем случае их нельзя применить к другой инсталляции, например отличающейся числом и длиной кабельных сегментов.

Все-таки, среди опубликованных результатов имеются такие, которые дают объективное представление о влиянии кабельных систем на характеристики ЭМС и позволяют сделать их сравнительную оценку. Ниже кратко изложены результаты тестирования разных СКС, опубликованные в отчетах независимых сертификационных центров DELTA Electronics Testing и ERA Technology Ltd.

В отчете лаборатории DELTA Electronics Testing (DELTA-KAA3 1008-1 от 12.06.96 г.) представлены результаты сравнения характеристик ЭМС двух кабельных систем фирмы AMP — экранированной (кабель FTP: категория 5, импеданс 100 Ом) и неэкранированной (кабель UTP: категория 5, импеданс 100 Ом) — и систем других известных производителей.

Программа испытаний включала в себя:

· измерение электромагнитного излучения кабельной проводки (на основе медного провода), передающей файлы по протоколу FDDI со скоростью 125 Мбит/с (Twisted Pair Physical Media layer Dependent — TP-PMD), с помощью измерительного приемника и широкополосной антенны;

· тестирование кабельной системы на помехозащищенность в момент воздействия широкополосного электромагнитного излучения;

· тестирование кабельной системы на эффективность экранирования под воздействием гармонического сигнала переменной частоты.

Для получения информации об ЭМС-свойствах только кабельной проводки, а не всей инсталляции в целом в экранированную камеру помещали только компактно уложенные сегменты горизонтальной проводки длиной по 80 м. Активное оборудование (компьютеры ПК-1, ПК-2, ПК-3 и концентратор) находилось за пределами камеры (рис. 1).

При измерении излучения инсталляции в целом, когда используются короткие (менее 20 м) кабельные сегменты, легко сделать ошибочное заключение, что STP не имеет заметных преимуществ перед UTP. Однако это не касается общего случая, поскольку излучение активного оборудования бывает намного сильнее излучения от коротких кабельных сегментов.

Тестирование кабельной системы на электромагнитное излучение проводилось в соответствии со стандартом TN 55022 Class B. Три ПК, работающие под управлением ОС Windows 3.11, обменивались файлами по протоколу TP-PMD со скоростью передачи данных 125 Мбит/с, используя метод кодирования MLT-3 и несущую частоту 31,25 МГц. В этих условиях 90% энергетического спектра сигнала было сосредоточено в полосе частот до 41 МГц.

Результаты тестирования FTP- и UTP-систем на соответствие EN 55022 Class B приведены на рис. 2. Очевидно, что в значительной части диапазона частот система с кабелями UTP не укладывается в нормы EN 55022 Class B. Система же с кабелями FTP прошла подобное испытание на всех частотах с большим запасом по основным параметрам. Следует отметить, что полученные результаты в некотором смысле отражают "наихудший случай". В существующих системах кабелигоризонтального "проброса" не сконцентрированы в одном месте. Однако с ситуацией, подобной "наихудшему случаю", можно столкнуться, например, там, где на малой площади этажных дистрибуторов сосредоточено большое число коротких кабелей, каждый из которых подключен к порту электронного оборудования. Здесь результирующее электромагнитное поле помех может оказаться даже интенсивнее, чем в тестовой установке. Тестирование кабельных сегментов меньшей длины на соответствие EN 55022 Class B прошли как FTP-, так и UTP-системы.

Схема установки для тестирования помехоустойчивости представлена на рис. 3. В связи с тем что однородное электромагнитное поле может быть создано только в относительно малом объеме, в этой схеме использован лишь один горизонтальный сегмент проводки. В ходе эксперимента напряженность электромагнитного поля увеличивалась до прерывания трафика, после снятия поля или перезагрузки оборудования он автоматически восстанавливался. В случае с UTP-системой трафик прерывался, когда значения напряженности поля были между 2 и 3 В/м. Для FTP-системы сеть оставалась полностью работоспособной при напряженности 20 В/м.

Как и в предыдущем примере, концентрация кабеля длиной 80 м в одном месте имитирует "наихудший случай". Если действию внешнего интенсивного поля подвержена лишь незначительная часть горизонтальной проводки, то вполне вероятно, что кабель UTP-системы тоже пройдет тестирование при напряженности поля, равной 3 В/м, указанным в стандарте EN 50082-1.

Еще одно тестирование проводилось для оценки эффективности экранированных соединителей. Установка состояла из отрезка FTP-кабеля длиной 5 м, возбуждаемого от генератора качающейся частоты. После измерения напряженности излучаемого поля среднюю часть кабеля длиной 3 м удалили. Оставшиеся отрезки были оконцованы модульными экранированными гнездами, а между ними включен экранированный коммутационный шнур длиной 3 м. При повторении теста изменения напряженности излучаемого поля не наблюдалось.

В отчетах центра ERA Test Report (№ 5044/9J3/2, вып. 1 и № 5044/9J3/3, вып. 1, май 1995 г.) представлены результаты тестирования помехоустойчивости кабельных FTP- и UTP-систем на соответствие нормам стандарта EN50082-1. В качестве экранированной СКС использовалась система фирмы ITT Cannon Network Systems & Services.

В ходе испытания сети происходил обмен файлами приложения Microsoft Video for Windows по протоколу ATM 155 Mb/s (CC-43c, 100 Ohm TP-PMD) под управлением ОС Windows NT. Проверялась устойчивость системы к воздействию радиочастотного поля в полосе частот 27—500 МГц, коротким выбросам в сети электропитания с амплитудой 1 кВ и периодичностью 1 мин и электростатического электричества (воздушные разряды с потенциалом 8 кВ).

В отчете подробно описана экспериментальная установка (ее конфигурация, типы концентратора и сетевых адаптеров и т. п.). Влияние помех на целостность передаваемых по сети данных оценивалось по интенсивности различных ошибок, характерных для каждого воздействия. К сожалению, ограниченный объем статьи не позволяет подробно рассказать о результатах тестирования.

Экранированная система успешно прошла все тесты на защищенность от вышеуказанных помех, чего нельзя сказать о неэкранированной.

В заключение отметим, что эффективность экранирования косвенно подтверждается еще и тем, что производители компонентов так называемой "категории 6" (фирмы AMP, Kerpen, Siemens и др.) достигают в своих системах необходимых характеристик ЭМС при расширенной полосе частот благодаря индивидуальному экранированию витых пар и общему экранированию кабеля. Возможность включения кабелей категории 6 (с полосой частот 600 МГц) в действующие национальные и международные стандарты СКС (ISO/IEC 11801, EN 50173) сегодня уже обсуждается в соответствующих организациях.

Общие выводы

Структурированные кабельные системы не являются предметом рассмотрения в Европейской директиве по электромагнитной совместимости. СКС же, инсталлированная вместе с активным оборудованием, является предметом рассмотрения в Директиве.

В неэкранированных СКС известных мировых поставщиков обеспечивается практически полная сбалансированность линий. Поэтому инсталляции на базе таких СКС во многих случаях удовлетворяют жестким требованиям Директивы.

Приведенные результаты тестирования экранированных и неэкранированных кабельных проводок подтверждают эффективность экранирования СКС с целью улучшения электромагнитной совместимости. Это представляется бесспорным при работе с высокоскоростными сетевыми протоколами типа ATM 155 Мбит/с, FDDI 125 Мбит/с, Fast Ethernet 100 Мбит/с.

Для достижения эффективного экранирования СКС требуется хорошая система заземления (в точках подключения разность потенциалов (действующее значение) должна быть не более 1 В, а сопротивление во всей полосе частот — малым). Стоимость компонентов такой СКС и ее инсталляции выше стоимости неэкранированной системы. Кроме того, при отсутствии стандарта на модульные экранированные соединители для обеспечения "непрерывности" экранирования в рамках одной СКС нежелательно применять комплектующие разных производителей.


Как можно восстановить удаленные файлы.




  
10 '1997
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• И вечный бой, покой нам только снится

локальные сети

• SMP-серверы

• О Европейской Директиве и экранированных кабельных проводках

• Что могут сетевые компьютеры

• Как мы переходили с NetWare на Windows NT

корпоративные сети

• Дерево NDS: профилактика и решение проблем роста

• Модернизация сети с помощью АТМ (часть II)

• Windows NT против Unix: гонка продолжается

• Unicenter TNG: от управления ЭВМ к контролю над предприятием

• Делайте то, что актуально сегодня

услуги сетей связи

• Российский рынок телефонных услуг

• Измерения в системе сигнализации №7

• Страсти по CDMA

• Системные решения для громкоговорящей трансляционной сети

интернет и интрасети

• Грядет эра Java-управления

• Активы и пассивы сетевых mass media

защита данных

• Системы RAID - хранилища данных в сетях

новые продукты

• Универсальная система доступа NEVADA, Tainet Challenger 288 - модем со спидометром

только на сервере

• Интернет в вопросах и ответах

• Технология SecureFast фирмы Cabletron Systems и концепция потокового вещания корпорации Microsoft



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх