eng
Выпуск #1/2022
А.Семенов
ВЛИЯНИЕ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПРЕДЕЛЬНУЮ ПРОТЯЖЕННОСТЬ "ВИТОПАРНЫХ" ТРАКТОВ СКС
ВЛИЯНИЕ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПРЕДЕЛЬНУЮ ПРОТЯЖЕННОСТЬ "ВИТОПАРНЫХ" ТРАКТОВ СКС
Просмотры: 602
DOI: 10.22184/2070-8963.2022.101.1.14.19
Отмечена перспективность применения технологии Роwer over Еthernet для современных внутриобъектовых информационно-телекоммуникационных систем. Обоснована необходимость выполнения дополнительного поверочного расчета при протяженности стационарной линии свыше 75 м. Представлены расчетные модели и результаты вычислений. Подчеркнута необходимость применения в проектах структурированных кабельных систем, предполагающих применение технологии РоЕ, элементной базы категории 6 и выше.
Отмечена перспективность применения технологии Роwer over Еthernet для современных внутриобъектовых информационно-телекоммуникационных систем. Обоснована необходимость выполнения дополнительного поверочного расчета при протяженности стационарной линии свыше 75 м. Представлены расчетные модели и результаты вычислений. Подчеркнута необходимость применения в проектах структурированных кабельных систем, предполагающих применение технологии РоЕ, элементной базы категории 6 и выше.
Теги: power over ethernet structured cabling systems structured cabling systems design проектирование структурированных кабельных систем роwer over еthernet структурированные кабельные системы
ВЛИЯНИЕ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ на предельную протяженность "витопарных" трактов СКС
А.Семенов, д.т.н., профессор НИУ МГСУ / andre52.55@mail.ru
УДК 654.152, DOI: 10.22184/2070-8963.2022.101.1.14.19
Отмечена перспективность применения технологии Роwer over Еthernet для современных внутриобъектовых информационно-телекоммуникационных систем. Обоснована необходимость выполнения дополнительного поверочного расчета при протяженности стационарной линии свыше 75 м. Представлены расчетные модели и результаты вычислений. Подчеркнута необходимость применения в проектах структурированных кабельных систем, предполагающих применение технологии РоЕ, элементной базы категории 6 и выше.
Введение
Современное здание насыщено информационно-телекоммуникационными системами (ИТС) различного назначения: к ставшим уже классическими локальной сети и системе внутренней телефонной связи за последние полтора десятка лет добавились беспроводные сети Wi-Fi, контроль и управление доступом, видеонаблюдение, охранная сигнализация, управление многочисленным оборудованием инженерного обеспечения, часофикация и т.д. Из последних новаций особо стоит отметить пока мало распространенное в нашей стране, но быстро набирающее популярность за океаном управляемое светодиодное освещение.
Каждая из таких систем представляет собой сетевую структуру, отдельные узлы которой объединяются в единое целое преимущественно проводными каналами связи.
Использование средств радиодоступа Wi-Fi носит явно выраженный нишевый характер, а обращение к ним применяется в тех случаях, когда использование кабельных решений невозможно или нецелесообразно. Использование для транспортировки данных хорошо отработанной технологии Ethernet снимает проблему совместимости, дает возможность при необходимости задействовать для передачи трафика ресурсы других систем и позволяет унифицировать физический уровень ИТС. В реалиях сегодняшнего дня последний строится как полноценная структурированная кабельная система (СКС) или формируется с максимально полным использованием ее элементной базы.
Важность РоЕ для информационных систем
Характерная черта вновь создаваемых информационных систем комплекса интеллектуальной "начинки" объекта недвижимости − применение в качестве терминального оборудования относительно маломощных устройств (обычно не свыше 12 Вт, в большинстве случаев 3−4 Вт). Горизонтальная подсистема СКС сегодня реализуется практически исключительно на основе кабелей из витых пар (LAN-кабелей). Доля проектов класса FTTD ("волокно до рабочего места") исчезающе мала. Ситуацию не меняет даже достаточно активное внедрение сетей PoLAN [1].
В таких условиях появляется возможность дистанционного питания (ДП) маломощного терминального оборудования постоянным током от общего источника, что чрезвычайно удобно с эксплуатационной точки зрения и улучшает технико-экономические показатели ИТС в целом. Практически это реализуется с помощью технологий группы Роwer over Еthernet (РоЕ) [2].
Терминальное оборудование, потенциально пригодное для взаимодействия с источником РоЕ, сосредоточено преимущественно в области цифрового потолка [3] и отличается своей многочисленностью. Так, по оценкам компании Siemon, в проектах умных домов с учетом светодиодного освещения объемы применения таких устройств количественно мало отличаются от рабочих станций ЛВС [4]. При этом разреженное расположение таких устройств затрудняет организационно и заметно удорожает их электроснабжение напряжением 220 В по традиционной в электрике шлейфовой схеме.
Необходимость дополнительного расчета системы РоЕ
Технология РоЕ внедряется в проекты автоматизации объектов недвижимости популярным в электросвязи методом наложения соответствующего оборудования на структурированную проводку. Организационно источник может выполняться как самостоятельное устройство (схема midspan) или в форме встроенного блока коммутатора уровня рабочей группы (схема endspan). Обе схемы представлены на рис.1.
Источник и нагрузка РоЕ на, соответственно, передающем и приемном концах тракта в случае использования общих пар включаются физически или логически параллельно сетевому интерфейсу с выполнением соответствующих мероприятий по их развязке. При физическом параллельном включении главное из них – разнесение интерфейса и оборудования РоЕ по диагоналям уравновешенного моста, что не вызывает проблем из-за использования фантомной схемы передачи тока ДП (рис.2).
Взаимодействие источника и потребителя на всех этапах работы происходит в автоматическом режиме, за системным администратором остается только начальная настройка: указание предельной мощности нагрузки и расстановка приоритетов по последовательности отключения в случае перегрузки источника.
Логика взаимодействия источника (PSE) и нагрузки (PD) системы РоЕ вне зависимости от варианта ее реализации определяется алгоритмом, в основу которого положен непрерывный контроль шлейфового сопротивления отдельных витых пар. Опорные точки этого алгоритма заданы применительно к температуре кабеля 20°С.
Практика эксплуатации ИТС свидетельствует о высокой вероятности эксплуатации линейного кабеля при повышенных температурах, которые в пределе могут достигать +60°С. Это обусловлено в первую очередь нахождением большей части горизонтального проброса в пространстве за фальшпотолком. Снижать температуру кабельных линий до комнатной или близкой к ней экономически нецелесообразно и нерационально технически: кондиционирование пространства за фальшпотолком отрицательно сказывается на уровне пожарной безопасности объекта.
Температура собственно проводников LAN-кабелей дополнительно растет также из-за:
внутреннего нагрева под действием тока дистанционного питания;
тесного прилегания кабелей друг к другу в кабельных каналах, в результате чего внутреннее пространство пакета оказывается в окружении многочисленных изолирующих оболочек с низким коэффициентом теплопроводности.
Нагрев увеличивает активное сопротивление витых пар, что вызывает ухудшение качества передачи информации и условий функционирования оборудования РоЕ. Рост проводимости изоляции для рабочего температурного диапазона является фактором второстепенным и при проведении инженерных расчетов может быть оставлен без внимания. Конфигурация линий, связывающих терминальное оборудование с коммутатором, такова, что в ряде случаев не позволяет игнорировать влияние повышенной температуры на функционирование как самого интерфейса, так и оборудования РоЕ.
При этом влияние изменения температуры на передаточные параметры сказывается заметно слабее, а соответствующие ограничения проявляются при более высоком нагреве, что обусловлено наличием соответствующих запасов.
Контроллер источника РоЕ не в состоянии отслеживать реальную температуру конкретного кабеля. Соответственно, риски отключения нагрузки из-за нагрева выше 20°С должны учитываться проектировщиком путем поверочного расчета. Из-за большого количества влияющих факторов он производится на наихудший случай.
Расчетная модель неэкранированного тракта
С системной точки зрения СКС − это совокупность стационарных линий (англ. термин: permanent link). В процессе формирования трактов (англ.: channel) для передачи сигналов от разъема до разъема активного сетевого оборудования отдельные стационарные линии соединяются между собой и подключаются к портам сетевых интерфейсов коммутационными шнурами (патч-кордами). Допускаемая стандартами СКС возможность выполнения этой процедуры переключателем как функциональным аналогом шнура могла бы положительно сказываться на температурных характеристиках линии, но не учитывается в данном исследовании из-за крайне редкого использования таких панелей в реальной практике реализации кабельных систем.
Базовые стандарты СКС задают несколько моделей трактов, наиболее распространенный из которых приведен на рис.3 и описывает простую стационарную линию, которая подключена аппаратными шнурами к активному оборудованию по схеме интерконнекта. Для данной модели действует соотношение:
H = A – 1,5 · X, (1)
где H ≤ 90 м – длина кабеля стационарной линии,
X = U + W – суммарная длина шнуров.
Коэффициент 1,5 учитывает повышенное затухание гибкого шнурового кабеля с витыми парами из многопроволочных проводников. Величина коэффициента А зависит от конфигурации тракта и категории элементной базы, применяемой для его реализации (см. табл.1). Таблица составлена по данным стандарта ISO/IEC 11801: 2017 [5] в части горизонтальных и магистральных трактов, а также его предыдущей редакции (как известно, из редакции 2017 года были исключены решения категории 5е). В ней указаны данные только для приложений класса D, так как подавляющее большинство PoE-устройств работает на скоростях не выше 100 Мбит/с. Дополнительно предполагается, что тракт собирается на основе элементной базы одной категории.
Температура не влияет на переходные затухания всех видов, то есть ограничение длин трактов по качеству передачи информации проявляется только из-за роста коэффициента затухания α. Последний описывается известным соотношением:
, (2)
где Z = 100 Ом − волновое сопротивление витой пары,
R − активное шлейфовое сопротивление витой пары,
G − проводимость изоляции.
С учетом того, что в рабочей полосе сетевых интерфейсов , из (2) можем констатировать, что температурные коэффициенты активного сопротивления и затухания могут приниматься равными друг другу.
Влияние нагрева кабелей под действием тока ДП учитывается эмпирическим путем на основании результатов, полученных в IEEE, выдержка из которых в части наиболее популярных в реальных проектах конструкций представлена в табл.2 [6].
Дополнительно укажем на то, что соединение между коммутатором и панелью РоЕ для схемы Midspan, которое гарантированно находится в техническом помещении и не подвергается воздействию повышенной температуры, осуществляется кабелем или шнуром небольшой длины. Таким образом, с точки зрения расчетов схемы Midspan и Endspan эквивалентны на инженерном уровне строгости.
С учетом имеющегося ограничения X ≤ 10 м для конфигурации, представленной на рис.3а, которая наиболее распространена в практике реализации ИТС, получаем Hmax = 94 м. Четырехметровый запас по сравнению с предельными 90 м обеспечивает:
гарантированное выполнение норм по параметру skew;
несколько снижает затухание в тракте и используется как средство выполнения норм на параметр защищенности ACR в случае применения более сложных конфигураций трактов с увеличенным количеством точек коммутации и, соответственно, повышенным уровнем переходной помехи (таких как, например, показанный на рис.3б).
Аналогичное (1) выражение записывается для других моделей. Это позволяет ограничиться рассмотрением одного случая и распространить полученные результаты на остальные простым пересчетом. Например, при обращении к схеме кросс-коннекта (рис.3б) следует принять X = V + U + W.
Результаты расчетов
Последняя редакция стандарта ISO/IEC 11801:2017 фиксирует, что предельная протяженность витопарных трактов, собранных на кабелях типа U/UTP, уменьшается с темпом 0,4%/°С в диапазоне температур 20 < t < 40°С, а в диапазоне температур 40 < t < 60°С темп падения длины увеличивается до 0,6%/°С. Оценка предельной протяженности тракта при таких условиях приведена в левой части рис.4.
Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что существуют конечные риски ограничения предельной протяженности симметричного электропроводного тракта из-за чрезмерного нагрева в первую очередь линейных кабелей. В наибольшей степени они проявляются при реализации кабельной проводки на элементной базе категории 5е. При переходе на технику категории 6 они резко снижаются.
РоЕ и экранированные решения
При выполнении анализа экранированных СКС рассмотренные выше модели не меняются, а особенности конструкции иной элементной базы учитываются изменением температурного коэффициента. Вне зависимости от типа исполнения экранированных кабелей температурный коэффициент уменьшения длины принимается равным 0,2%/°С во всем рабочем температурном диапазоне. Сравнение этих значений с типовым температурным коэффициентом сопротивления электротехнической меди (0,39%/°С) показывает, что стандарт предполагает наличие значимого влияния концевых участков, которые находятся в технических и пользовательских помещениях и не могут нагреваться до высокой температуры (хотя бы из необходимости выполнения норм СанПин и обеспечения условий функционирования активного оборудования).
Фактически концевые участки кабельного тракта берут на себя функции теплоотвода. В результате темп увеличения температуры проводников LAN-кабелей при росте температуры окружающей среды значимо снижается. Результаты расчетов предельной протяженности тракта приведен в правой части рис.4. Они говорят о возможности обоснованного отказа от учета температурных ограничений при применении для построения СКС экранированной техники категории 6 и выше.
Выводы
Повышение температуры линейных кабелей СКС оказывает значимое влияние на параметры трактов передачи и оборудование РоЕ.
Учет наличия температурных эффектов в проектах построения физического уровня внутриобъектовых ИТС удобно осуществлять ограничением на предельную протяженность симметричного тракта.
Поверочный расчет для неэкранированных СКС следует выполнять при наличии стационарных линий длиной свыше 75 м, для экранированных − свыше 85 м.
Для минимизации влияния повышенного нагрева LAN-кабелей целесообразно применять в проектах масштабных СКС элементную базу категории не ниже 6, так как в таких случаях с влиянием повышенной температуры можно практически не считаться.
Снижение предельной протяженности симметричного тракта за счет внутреннего нагрева под действием тока ДП на фоне окружающей температуры является фактором второстепенным, и его наличие следует учитывать только при мощностях нагрузок в десятки Вт и использовании пакетов из нескольких десятков кабелей.
ЛИТЕРАТУРА
Шевелев С., Семенов А. Технология PoLAN как новый формат нижнего уровня информационных систем офисных зданий // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2021. № 2(94). С. 28–33.
Семенов А.Б. Эволюция дистанционного питания // Журнал сетевых решений LAN. 2015. № 10. С. 51–55.
Семенов А.Б. Активная консолидационная точка для офисных информационных систем // Вестник связи. 2020. № 8. С. 20–24.
Руководство по проектированию систем освещения PoE 60 Вт: зонное распределение и зоны обслуживания в СКС. Siemon. 2017. 12 c.
ISO/IEC 11801-1. Information technology – Generic cabling for customer premises – Part 1: General requirements. 164 p.
Power over Ethernet plus – Aktualisierung und Hinweise zur Verkabelung / White paper. Wetzikon: Reichle & De-Massari, 2010. 12 S.
А.Семенов, д.т.н., профессор НИУ МГСУ / andre52.55@mail.ru
УДК 654.152, DOI: 10.22184/2070-8963.2022.101.1.14.19
Отмечена перспективность применения технологии Роwer over Еthernet для современных внутриобъектовых информационно-телекоммуникационных систем. Обоснована необходимость выполнения дополнительного поверочного расчета при протяженности стационарной линии свыше 75 м. Представлены расчетные модели и результаты вычислений. Подчеркнута необходимость применения в проектах структурированных кабельных систем, предполагающих применение технологии РоЕ, элементной базы категории 6 и выше.
Введение
Современное здание насыщено информационно-телекоммуникационными системами (ИТС) различного назначения: к ставшим уже классическими локальной сети и системе внутренней телефонной связи за последние полтора десятка лет добавились беспроводные сети Wi-Fi, контроль и управление доступом, видеонаблюдение, охранная сигнализация, управление многочисленным оборудованием инженерного обеспечения, часофикация и т.д. Из последних новаций особо стоит отметить пока мало распространенное в нашей стране, но быстро набирающее популярность за океаном управляемое светодиодное освещение.
Каждая из таких систем представляет собой сетевую структуру, отдельные узлы которой объединяются в единое целое преимущественно проводными каналами связи.
Использование средств радиодоступа Wi-Fi носит явно выраженный нишевый характер, а обращение к ним применяется в тех случаях, когда использование кабельных решений невозможно или нецелесообразно. Использование для транспортировки данных хорошо отработанной технологии Ethernet снимает проблему совместимости, дает возможность при необходимости задействовать для передачи трафика ресурсы других систем и позволяет унифицировать физический уровень ИТС. В реалиях сегодняшнего дня последний строится как полноценная структурированная кабельная система (СКС) или формируется с максимально полным использованием ее элементной базы.
Важность РоЕ для информационных систем
Характерная черта вновь создаваемых информационных систем комплекса интеллектуальной "начинки" объекта недвижимости − применение в качестве терминального оборудования относительно маломощных устройств (обычно не свыше 12 Вт, в большинстве случаев 3−4 Вт). Горизонтальная подсистема СКС сегодня реализуется практически исключительно на основе кабелей из витых пар (LAN-кабелей). Доля проектов класса FTTD ("волокно до рабочего места") исчезающе мала. Ситуацию не меняет даже достаточно активное внедрение сетей PoLAN [1].
В таких условиях появляется возможность дистанционного питания (ДП) маломощного терминального оборудования постоянным током от общего источника, что чрезвычайно удобно с эксплуатационной точки зрения и улучшает технико-экономические показатели ИТС в целом. Практически это реализуется с помощью технологий группы Роwer over Еthernet (РоЕ) [2].
Терминальное оборудование, потенциально пригодное для взаимодействия с источником РоЕ, сосредоточено преимущественно в области цифрового потолка [3] и отличается своей многочисленностью. Так, по оценкам компании Siemon, в проектах умных домов с учетом светодиодного освещения объемы применения таких устройств количественно мало отличаются от рабочих станций ЛВС [4]. При этом разреженное расположение таких устройств затрудняет организационно и заметно удорожает их электроснабжение напряжением 220 В по традиционной в электрике шлейфовой схеме.
Необходимость дополнительного расчета системы РоЕ
Технология РоЕ внедряется в проекты автоматизации объектов недвижимости популярным в электросвязи методом наложения соответствующего оборудования на структурированную проводку. Организационно источник может выполняться как самостоятельное устройство (схема midspan) или в форме встроенного блока коммутатора уровня рабочей группы (схема endspan). Обе схемы представлены на рис.1.
Источник и нагрузка РоЕ на, соответственно, передающем и приемном концах тракта в случае использования общих пар включаются физически или логически параллельно сетевому интерфейсу с выполнением соответствующих мероприятий по их развязке. При физическом параллельном включении главное из них – разнесение интерфейса и оборудования РоЕ по диагоналям уравновешенного моста, что не вызывает проблем из-за использования фантомной схемы передачи тока ДП (рис.2).
Взаимодействие источника и потребителя на всех этапах работы происходит в автоматическом режиме, за системным администратором остается только начальная настройка: указание предельной мощности нагрузки и расстановка приоритетов по последовательности отключения в случае перегрузки источника.
Логика взаимодействия источника (PSE) и нагрузки (PD) системы РоЕ вне зависимости от варианта ее реализации определяется алгоритмом, в основу которого положен непрерывный контроль шлейфового сопротивления отдельных витых пар. Опорные точки этого алгоритма заданы применительно к температуре кабеля 20°С.
Практика эксплуатации ИТС свидетельствует о высокой вероятности эксплуатации линейного кабеля при повышенных температурах, которые в пределе могут достигать +60°С. Это обусловлено в первую очередь нахождением большей части горизонтального проброса в пространстве за фальшпотолком. Снижать температуру кабельных линий до комнатной или близкой к ней экономически нецелесообразно и нерационально технически: кондиционирование пространства за фальшпотолком отрицательно сказывается на уровне пожарной безопасности объекта.
Температура собственно проводников LAN-кабелей дополнительно растет также из-за:
внутреннего нагрева под действием тока дистанционного питания;
тесного прилегания кабелей друг к другу в кабельных каналах, в результате чего внутреннее пространство пакета оказывается в окружении многочисленных изолирующих оболочек с низким коэффициентом теплопроводности.
Нагрев увеличивает активное сопротивление витых пар, что вызывает ухудшение качества передачи информации и условий функционирования оборудования РоЕ. Рост проводимости изоляции для рабочего температурного диапазона является фактором второстепенным и при проведении инженерных расчетов может быть оставлен без внимания. Конфигурация линий, связывающих терминальное оборудование с коммутатором, такова, что в ряде случаев не позволяет игнорировать влияние повышенной температуры на функционирование как самого интерфейса, так и оборудования РоЕ.
При этом влияние изменения температуры на передаточные параметры сказывается заметно слабее, а соответствующие ограничения проявляются при более высоком нагреве, что обусловлено наличием соответствующих запасов.
Контроллер источника РоЕ не в состоянии отслеживать реальную температуру конкретного кабеля. Соответственно, риски отключения нагрузки из-за нагрева выше 20°С должны учитываться проектировщиком путем поверочного расчета. Из-за большого количества влияющих факторов он производится на наихудший случай.
Расчетная модель неэкранированного тракта
С системной точки зрения СКС − это совокупность стационарных линий (англ. термин: permanent link). В процессе формирования трактов (англ.: channel) для передачи сигналов от разъема до разъема активного сетевого оборудования отдельные стационарные линии соединяются между собой и подключаются к портам сетевых интерфейсов коммутационными шнурами (патч-кордами). Допускаемая стандартами СКС возможность выполнения этой процедуры переключателем как функциональным аналогом шнура могла бы положительно сказываться на температурных характеристиках линии, но не учитывается в данном исследовании из-за крайне редкого использования таких панелей в реальной практике реализации кабельных систем.
Базовые стандарты СКС задают несколько моделей трактов, наиболее распространенный из которых приведен на рис.3 и описывает простую стационарную линию, которая подключена аппаратными шнурами к активному оборудованию по схеме интерконнекта. Для данной модели действует соотношение:
H = A – 1,5 · X, (1)
где H ≤ 90 м – длина кабеля стационарной линии,
X = U + W – суммарная длина шнуров.
Коэффициент 1,5 учитывает повышенное затухание гибкого шнурового кабеля с витыми парами из многопроволочных проводников. Величина коэффициента А зависит от конфигурации тракта и категории элементной базы, применяемой для его реализации (см. табл.1). Таблица составлена по данным стандарта ISO/IEC 11801: 2017 [5] в части горизонтальных и магистральных трактов, а также его предыдущей редакции (как известно, из редакции 2017 года были исключены решения категории 5е). В ней указаны данные только для приложений класса D, так как подавляющее большинство PoE-устройств работает на скоростях не выше 100 Мбит/с. Дополнительно предполагается, что тракт собирается на основе элементной базы одной категории.
Температура не влияет на переходные затухания всех видов, то есть ограничение длин трактов по качеству передачи информации проявляется только из-за роста коэффициента затухания α. Последний описывается известным соотношением:
, (2)
где Z = 100 Ом − волновое сопротивление витой пары,
R − активное шлейфовое сопротивление витой пары,
G − проводимость изоляции.
С учетом того, что в рабочей полосе сетевых интерфейсов , из (2) можем констатировать, что температурные коэффициенты активного сопротивления и затухания могут приниматься равными друг другу.
Влияние нагрева кабелей под действием тока ДП учитывается эмпирическим путем на основании результатов, полученных в IEEE, выдержка из которых в части наиболее популярных в реальных проектах конструкций представлена в табл.2 [6].
Дополнительно укажем на то, что соединение между коммутатором и панелью РоЕ для схемы Midspan, которое гарантированно находится в техническом помещении и не подвергается воздействию повышенной температуры, осуществляется кабелем или шнуром небольшой длины. Таким образом, с точки зрения расчетов схемы Midspan и Endspan эквивалентны на инженерном уровне строгости.
С учетом имеющегося ограничения X ≤ 10 м для конфигурации, представленной на рис.3а, которая наиболее распространена в практике реализации ИТС, получаем Hmax = 94 м. Четырехметровый запас по сравнению с предельными 90 м обеспечивает:
гарантированное выполнение норм по параметру skew;
несколько снижает затухание в тракте и используется как средство выполнения норм на параметр защищенности ACR в случае применения более сложных конфигураций трактов с увеличенным количеством точек коммутации и, соответственно, повышенным уровнем переходной помехи (таких как, например, показанный на рис.3б).
Аналогичное (1) выражение записывается для других моделей. Это позволяет ограничиться рассмотрением одного случая и распространить полученные результаты на остальные простым пересчетом. Например, при обращении к схеме кросс-коннекта (рис.3б) следует принять X = V + U + W.
Результаты расчетов
Последняя редакция стандарта ISO/IEC 11801:2017 фиксирует, что предельная протяженность витопарных трактов, собранных на кабелях типа U/UTP, уменьшается с темпом 0,4%/°С в диапазоне температур 20 < t < 40°С, а в диапазоне температур 40 < t < 60°С темп падения длины увеличивается до 0,6%/°С. Оценка предельной протяженности тракта при таких условиях приведена в левой части рис.4.
Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что существуют конечные риски ограничения предельной протяженности симметричного электропроводного тракта из-за чрезмерного нагрева в первую очередь линейных кабелей. В наибольшей степени они проявляются при реализации кабельной проводки на элементной базе категории 5е. При переходе на технику категории 6 они резко снижаются.
РоЕ и экранированные решения
При выполнении анализа экранированных СКС рассмотренные выше модели не меняются, а особенности конструкции иной элементной базы учитываются изменением температурного коэффициента. Вне зависимости от типа исполнения экранированных кабелей температурный коэффициент уменьшения длины принимается равным 0,2%/°С во всем рабочем температурном диапазоне. Сравнение этих значений с типовым температурным коэффициентом сопротивления электротехнической меди (0,39%/°С) показывает, что стандарт предполагает наличие значимого влияния концевых участков, которые находятся в технических и пользовательских помещениях и не могут нагреваться до высокой температуры (хотя бы из необходимости выполнения норм СанПин и обеспечения условий функционирования активного оборудования).
Фактически концевые участки кабельного тракта берут на себя функции теплоотвода. В результате темп увеличения температуры проводников LAN-кабелей при росте температуры окружающей среды значимо снижается. Результаты расчетов предельной протяженности тракта приведен в правой части рис.4. Они говорят о возможности обоснованного отказа от учета температурных ограничений при применении для построения СКС экранированной техники категории 6 и выше.
Выводы
Повышение температуры линейных кабелей СКС оказывает значимое влияние на параметры трактов передачи и оборудование РоЕ.
Учет наличия температурных эффектов в проектах построения физического уровня внутриобъектовых ИТС удобно осуществлять ограничением на предельную протяженность симметричного тракта.
Поверочный расчет для неэкранированных СКС следует выполнять при наличии стационарных линий длиной свыше 75 м, для экранированных − свыше 85 м.
Для минимизации влияния повышенного нагрева LAN-кабелей целесообразно применять в проектах масштабных СКС элементную базу категории не ниже 6, так как в таких случаях с влиянием повышенной температуры можно практически не считаться.
Снижение предельной протяженности симметричного тракта за счет внутреннего нагрева под действием тока ДП на фоне окружающей температуры является фактором второстепенным, и его наличие следует учитывать только при мощностях нагрузок в десятки Вт и использовании пакетов из нескольких десятков кабелей.
ЛИТЕРАТУРА
Шевелев С., Семенов А. Технология PoLAN как новый формат нижнего уровня информационных систем офисных зданий // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2021. № 2(94). С. 28–33.
Семенов А.Б. Эволюция дистанционного питания // Журнал сетевых решений LAN. 2015. № 10. С. 51–55.
Семенов А.Б. Активная консолидационная точка для офисных информационных систем // Вестник связи. 2020. № 8. С. 20–24.
Руководство по проектированию систем освещения PoE 60 Вт: зонное распределение и зоны обслуживания в СКС. Siemon. 2017. 12 c.
ISO/IEC 11801-1. Information technology – Generic cabling for customer premises – Part 1: General requirements. 164 p.
Power over Ethernet plus – Aktualisierung und Hinweise zur Verkabelung / White paper. Wetzikon: Reichle & De-Massari, 2010. 12 S.
Отзывы читателей
