Скс Решения

Конвергенция с разширени възможности

Network World

Конфигурирането на интелигентни сгради обикновено предвижда единна конвергентна мрежа, благодарение на която множество приложения имат възможност да работят по Ethernet. Какви трябва да са спецификациите и конфигурациите на „умна“ конвергентна мрежа, така че да обезпечи поддръжката не само на BAS, пренос на глас, данни и безжични комуникации, но и отдалечено електрозахранване и новият стандарт IEEE 802.11ac за Wi-Fi?

Конфигурирането на интелигентните сгради обикновено предвижда единна конвергентна мрежа, благодарение на която множество приложения имат възможност да работят по Ethernet. Сред тези приложения са всички слаботокови услуги за автоматизация на сградата, както и гласовите комуникации, предаване на данни и включване на точки за безжичен достъп.

Но как да се убедим в това, че конвергентната мрежа действително е способна да поддържа огромно количество както на вече съществуващи, така и на бъдещите приложения? Какви трябва да са спецификацията и конфигурацията на „умната“ конвергентна мрежа, за да се обезпечи поддръжката не само BAS, но и преноса на глас, данни и безжични комуникации, но и отдалечено електрозахранване и новия стандарт IEEE 802.11ac за Wi-Fi (със скорост на преноса до 1,3 Gbps - при използване на достъпно днес оборудване — и потенциално до 6,93 Gbps)?

Основата на днешните „умни“ сгради и още по-интелигентните сгради на бъдещето — конвергентна структурирана кабелна мрежа. Конвергенцията обезпечава редица предимства и позволява да се използва една структурирана кабелна мрежа за реализация на широк спектър интелигентни услуги за автоматизация на сгради (Building Automation System, BAS). Услугите за управление на енергопотреблението, осветлението, сигурността, цифрови вывесками, системите за отопление, вентилация и климатизация (HVAC) могат да се предоставя на основата на една и съща мрежова инфраструктура, която обезпечава поддръжката на преноса на глас и данни, която служи и за включване безжична точка за достъп.

Използваната за тези цели единна структурирана кабелна мрежа позволява значително да се намали количеството на кабелните канали и на кабели от различен тип. По-нататъшно намаляване на броя им може да стане чрез стратегии като Cable Sharing, когато няколко нискоскоростни приложения с висока плътност се разгръщат с използване на един канал Категории 7A / Класса FA. Освен това възможността за поддръжка на технология за отдалечено електрозахранване, като Type 1 Power over Ethernet (PoE) на 15 вата и Type 2 PoE на 30 вата, означава, че единната конвергентна мрежа изключва необходимостта от монтаж на външни розетки за захранване на възлите на слаботоковите устройства BAS.

Както е известно, благодарение на конвергенцията се намаляват разходите за труд, намалява се срокът за монтаж и се свиват разходите за инсталация, тъй като монтажът и обслужването на всички слаботокови системи, включително приложения за пренос на глас и данни, се изпълняват от един инсталатор. Значително се опростява нанасянето на изменения (Moves, Adds and Changes, MAC) и се отстраняват излишните кабелни канали. Освен това слаботоковото окабеляване, с което след инсталация обикновено никой не се занимава, става част от администрираната мрежова инфраструктура.

Конвергентната мрежа дава съществена икономия: капиталовите разходи (CAPEX) се намаляват заради по-малкия брой кабели, по-малко усилия за монтажа, съкратеното време за разгръщане, а вместо няколко поддоставчици и различни договори си избирате един доставчик и сключвате един контракт, което ускорява съгласуването на документите и опростява управлението на целия проект. Освен това се увеличава номиналната стойност на активите. Според оценките на CABA, интелигентните системи могат да повишат първоначалната стойност на активите на сградата два до три пъти, а възвращаемостта на инвестициите (ROI) се ускорява 3-4 пъти (в сравнение с традиционната сграда).

Единната мрежа IP/Ethernet подобрява комуникациите, тъй като приложенията вече не се нуждаят от отделни платформи и протоколи. Частните и често по-сложни програмни платформи, използвани за управление на цялото многообразие от традиционно разделени мрежи в сградата, стават излишни. Вместо това платформа за управление на интелигентна сграда обезпечава свързването, контролът и визуализацията на разнообразни услуги, като по този начин се постига по-ефективен и икономичен контрол. Услугите не само се управляват по-лесно, опростява се и техният мониторинг.

Усъвършенствано управление, което осигурява конвергентната мрежа IP/Ethernet, открива и възможности за намаляване на оперативните разходи (OpEx): заплащането на електроенергията е една от най-тежките и трудно предсказуеми статии в разходната част при експлоатацията на сградата. Конвергенцията позволява да се прави точен отчет на енергопотреблението и то да се управлява така, че да води до понижаване на оперативните разходи с 20% и повече, а и помага за опазване на околната среда. Благодарение на единна гъвкава мрежова инфраструктура и един доставчик се опростяват промените и модернизацията на мрежата, нейната експлоатация, което също води на намаляване на оперативните разходи.

Най-изгодното прилагане на стратегията за конвергенция в дългосрочен план е: първоначалните капиталовложения бързо да се изплатят за сметка на свиване на оперативните разходи и предимствата на устойчивото развитие. А тъй като сградата става все по-енергоефективна, „по-зелена“, се намаляват и потребностите от материали и се понижава количеството на непроизводителните загуби. На свой ред, точният контрол над системите на сградата понижава потребностите от електроенергия.



Проектиране на умна инфраструктура

Макар че устойчивото развитие, ефективността и контролът са ценни достижения, при избора на кабелна инфраструктура трябва да се обърне внимание на нейните технически характеристики, така че изградената конвергентна мрежа да отговаря на текущите и бъдещите потребности за преноса на данни, необходими на собствениците и/или наемателите на сградата. Това предполага висока степен на гъвкавост на кабелната инфраструктура и използване на зонова топология, която осигурява такава гъвкавост и предвидима резервираност.

При зоновата топология се предполага монтиране на междинни точки за включване в зонови кутии, логически разпределени в пространството на сградата и опростяващи свързването с телекомуникационни розетки (Telecommunications Outlet, TO), сервизни розетки (Service Outlet, SO) или розетки за свързване на оборудване (Equipment Outlet, EO) и устройства BAS. Такава архитектура осигурява проста реконфигурация, облекчава администрирането и управлението на кабелните ресурси, позволява гарантирано обхващане на цялата площ и предвиждане на резервни портове за нови устройства или монтиране на допълнителни телекомуникационни розетки.

При зоновата топология за определяне на покриваната площ може да се ползва кръг или правоъгълна мрежа. Зоналните кутии се разполагат в центъра на съответната област и обслужват широк спектър от устройства BAS, точки за безжичен достъп и телекомуникационни устройства. Радиусът на обхвата може да е от 3 до 30 метра, но се препоръчва той да е 12 метра — тази стойност е оптимална за повечето конвергентни кабелни мрежи. Препоръчва се зоналните кутии да се разполагат под повдигнат под, в окачените тавани, в мебелите или да се монтират на стената за удобен достъп (вж. Фиг.1).

Фиг. 1. Пример за клетъчна мрежа за визуализация на зоните на покритие. Такава топология се препоръчва за големи открити офисни пространства (Open Space)

Зоновата топология на СКС се реализира лесно, а за ускоряването на процеса по разгръщане помагат предварително терминирани кабелни комплекти. По-добрата запълненост на кабелните канали и опростяването на операциите по конфигуриране (MAC) означават понижаване на издръжката, оперативно изпълнение на работите и липса на прекъсвания на бизнес процесите. В случай на необходимост съществуващото помещение може бързо да се реорганизира и препрофилира.

Зоновата СКС е подходяща за последващо развитие на мрежата: тя не само се характеризира с висока гъвкавост, допуска се бързо реконфигуриране на покриваната площ, но и притежава необходим запас за използване на технология от ново поколение.

Подробно за различните подходи към зонирането, включително кръгово, клетъчно и правоъгълни мрежи, се разказва в документите EN 50173-6 Distributed Building Services, ANSI/TIA-862-A Building Automation Systems Cabling Standard и TIA TSB-162-A Telecommunications Guidelines for Wireless Access Points. Терминологията в стандартите EN и TIA се различава: в TIA-862-A се говори за розетки за свързване на оборудване (Equipment Outlet, EO) и хоризонтални точки на свързане (Horizontal Connection Point, HCP), а в BS EN 50173-6 — за обслужващи розетки (Service Outlet, SO) и обслужващи точки за свързване (Service Connection Point, SCP).




Революционно приложение

Конвергентните мрежи поддържат разнообразни приложения, макар че на пазара се появи революционен продукт, от чиято оптимална работа зависи кабелната инфраструктура. Става дума за IEEE 802.11ac - технологията Wi-Fi с „много висока пропусквателна способност“ (известна като Wi-Fi 5 MHz, Gigabit Wi-Fi и 5G Wi-Fi). Днес тя осигурява предаване на данни със скорост 1,3 Gbps, а бъдещата теоретична пропусквателна способност е 6,93 Gbps. Крайните потребители могат да очакват минимум удвояване на скоростта на пренос на данните в безжичните мрежи при прехода към оборудване 802.11ac, а с пускането на устройства от следващо поколение пропусквателната способност може да нарасне над четири пъти!

При организиране на безжичен достъп архитектурата на мрежата трябва да отчита тенденцията за повсеместно разпространение на концепцията BYOD, увеличаване на скоростта на преноса на данни за поддръжка на поточно видео и мултимедия, както и тарифни планове на мобилни оператори, способстващи разтоварване на трафика през Wi-Fi мрежи. Тъй като Wi-Fi става приоритетен способ за достъп за устройствата BYOD, по-бързото оборудване за безжичните локални мрежи ще способства за предотвратяване на появата на тесни места и пренатоварвания, увеличена пропусквателна способност и намаляване на закъснението. То може да се справи с тези задачи само ако кабелната инфраструктура и комутационното оборудване могат да поддържат нарастваща пропусквателна способност.

Добрата новина е, че зоновата топология, препоръчвана за конвергентните мрежи, е идеална за инсталиране на точки за безжичен достъп точек (Wireless Access Point, WAP), като се отчитат всички препоръки и изисквания за мрежово покритие. Критично важен е обаче и изборът на СКС. Днес за свързването на устройства 802.11ac с три пространствени потока и поддръжка на скорост 1,3 Gbps са нужни две физически връзки 1000Base-T, т.е. агрегиране на каналите, както е показано на Фиг. 2. Отчитайки бъдещите усъвършенствания на WAP — потенциална скорост 2,6 Gbps (три потока по 160 MHz) и други реализации на 802.11ac — за всяка точка за безжичен достъп се препоръчва да се ползват две линии Клас EA / Категория 6A или по-висок клас. Освен това WAP 802.11ac трябва да има адаптер за захранване DC или да получава захранване по мрежа Type 2, наричана още PoE Plus. За свързване на WAP 802.11ac се препоръчва екранирано окабеляване, което разсейва бързо топлината и запазва своите характеристики при нагряване на кабела.


Конвергенция с разширени възможности

© Network World, Networkworld.bg

Фиг. 2. Пример за топология на зонова СКС, при която се използва комутационен панел в зонова кутия в SCP/HCP и розетки SO/EO за свързване на устройства BAS или на точки за достъп.

Контролер BAS, Зонова кутия,

При проектиране на конвергентна кабелна инфраструктура, за надеждното разгръщане на точки за достъп 802.11ac трябва да се вземат предвид и разпространените днес скорости за пренос на данни при свързване с комутатори, сървъри и устройства, както и стратегията за осигуряване на резервираност, обновяване на оборудването и бъдещите безжични технологии. За организиране на мрежа 802.11ac в диапазона 5 GHz се изисква относително плътно покритие на площта с точки за достъп WAP. Идеален способ за осигуряване на достатъчно на брой резервни портове за агрегиране на канали 1000Base-T към всяка точка за достъп 802.11ac е изграждане на мрежа от екранирана СКС Категория 6A с употреба на точки за консолидация в зоновите кутии. Появата на пазара на оборудване Wi-Fi с портове 10GBase-T ще позволи ефективното им използване.

Електрозахранване

Отдалечено електрозахранване - несъмнено предимство на конвергентна мрежа. PoE, POH (Power over HDBaset) и други приложения могат да използват симетричен меден усукан чифт за захранване с постоянно напрежение и доставка на данни до IP устройствата по Ethernet. Много специалисти по мрежи обаче не знаят, че отдалеченото електрозахранване води до повишаване на температурата на кабелите и е може да доведе до повреда на контактите. Нарастването на температурата в сноповете кабели потенциално води до увеличаване на броя битови грешки, тъй като големината на внесените загуби е обратно пропорционална на температурата. В екстремни среди увеличаването на температурата и искренето на контактите може да предизвика необратими повреди на кабелите и конекторите.

За поддръжка на устройства 802.11ac се изисква захранване по PoE Type 2 с ток 600 мА, което може да доведе до повишаване на температурата с 10°C в снопа кабели и да предизвика дори електрическа дъга при изтегляне на активните конектори. По този начин при всякакви обстоятелства всички розетки, комутационни панели и друго ползвано в канала свързващо оборудване трябва да съответства на изискванията на стандарта IEC 60512-99-001. При отдалечено захранване на устройствата 802.11ac това гарантира запазване на повърхността на контактите при тяхното изключване и включване под натоварване.

Екранираните кабелни системи Клас EA / Категория 6A и Клас FA / Категория 7A, осигуряващи механична стабилност до 75°C, позволяват използване на по-дълги канали при повишена температура, иначе се налага да се ограничи максималната дължина на канала, за да се покрие показателя внесени загуби според изискванията на TIA и ISO/IEC. Такива системи се препоръчват за приложения със захранваща мощност 30 вата и повече, както и на места, където температурата на околната среда е над 20°C. Освен това в снопа кабели може да се поберат повече кабели без риск от прегряване.

Умна конвергенция

Причините за привлекателността на конвергентната мрежа IP/Ethernet са очевидни, но трябва да се има предвид, че кабелната система трябва да поддържа не само разнообразни слаботокови услуги за сградата, но и да съответства на търсенето на високоскоростен пренос на данни – потребителите на интелигентни сгради се нуждаят от множество комуникационни канали с висока пропусквателна способност. Мрежата в такива сгради трябва да има необичайно гъвкава зонова топология и да се опира на високопроизводителна екранирана кабелна инфраструктура, което позволява да се поддържат конвергентни услуги в съответствие с разнообразни и пременящи се потребности.

Най-разумно би било съчетаване на гъвкавост и дълготрайност, което позволява да се отчетат бъдещите потребности от производителност. Днес СКС Категории 7A / Клас FA имат върховите характеристики за усукан чифт, които осигуряват максимална пропусквателна способност за всички конвергентни приложения, включително изискванията на 10GBase-T и отдалечени електрозахранване PoE Type 2 за революционните приложения 802.11ac Wi-Fi. Спецификациите на високопроизводителната кабелна среда Клас EA / Категория 6A и по-висок клас ще станат критично важни за конвергентните мрежи, позволяващи да се поддържа свързване с комутатори и точки за достъп от ново поколение за постигане на мултигигабитова пропусквателна способност.





© Ай Си Ти Медиа ЕООД 1997-2019 съгласно Общи условия за ползване

X