Реклама

Конфигурация интеллектуальных зданий обычно предусматривает единую конвергентную сеть, благодаря которой множество приложений имеют возможность работать по Ethernet.

Конфигурация интеллектуальных зданий обычно предусматривает единую конвергентную сеть, благодаря которой множество приложений имеют возможность работать по Ethernet. В числе этих приложений — все слаботочные сервисы автоматизации здания, а также голосовые коммуникации, передача данных и подключение точек беспроводного доступа.

Но как убедиться в том, что конвергентная сеть действительно способна поддерживать огромное число как уже существующих, так и будущих приложений? Какими должны быть спецификация и конфигурация «умной» конвергентной сети, чтобы обеспечивалась поддержка не только BAS, передачи голоса, данных и беспроводных коммуникаций, но также удаленного электропитания и нового стандарта IEEE 802.11ac для Wi-Fi (со скоростью передачи данных до 1,3 Гбит/с — при использовании доступного сегодня оборудования — и потенциально до 6,93 Гбит/с)?

Основа сегодняшних «умных» зданий и еще более интеллектуальных зданий будущего — конвергентная структурированная кабельная сеть. Конвергенция обеспечивает целый ряд преимуществ

и позволяет использовать одну структурированную кабельную сеть для реализации широкого спектра интеллектуальных сервисов систем автоматизации зданий (Building Automation System, BAS). Сервисы управления энергопотреблением, освещением, безопасностью, цифровыми вывесками, системами отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) могут предоставляться на основе той же самой сетевой инфраструктуры, которая обеспечивает поддержку передачи голоса и данных, а также служит для подключения беспроводных точек доступа.

Применение для этих целей одной структурированной кабельной сети позволяет значительно сократить количество кабельных каналов и кабелей разного типа. Дальнейшему уменьшению их числа способствуют такие стратегии, как Cable Sharing, когда несколько низкоскоростных приложений высокой плотности развертываются с использованием одного канала Категории 7A / Класса FA. Кроме того, возможность поддержки технологий удаленного электропитания, таких как Type 1 Power over Ethernet (PoE) на 15 Вт и Type 2 PoE на 30 Вт, означает, что единая конвергентная сеть исключает необходимость установки внешних розеток питания возле слаботочных устройств BAS.

Как известно, благодаря конвергенции снижаются трудозатраты, сокращаются сроки монтажа и уменьшаются расходы на инсталляцию, поскольку установка и обслуживание всех слаботочных систем, включая приложения для передачи голоса и данных, выполняются силами одной компании. Значительно упрощается внесение изменений (Moves, Adds, and Changes, MAC) и устраняется избыточность, связанная с отдельными кабельными каналами. Кроме того, слаботочная проводка, которой после инсталляции обычно никто не занимается, становится частью администрируемой сетевой инфраструктуры.

Конвергентная сеть дает существенную экономию: капитальные затраты (CAPEX) снижаются за счет уменьшения числа кабелей, меньших усилий требует монтаж, сокращается время развертывания, а вместо нескольких подрядчиков и контрактов привлекается один подрядчик и заключается один контракт, что ускоряет согласование документов и упрощает управление. Кроме того, увеличивается номинальная стоимость активов. Согласно оценкам CABA, интеллектуальные системы могут повысить первоначальную стоимость активов здания в два-три раза, а возврат инвестиций (ROI) ускоряется в три-четыре раза (по сравнению с традиционными зданиями).

Единая сеть IP/Ethernet улучшает коммуникации, так как приложениям больше не нужны отдельные платформы и протоколы. Проприетарные и зачастую сложные программные платформы, используемые для управления всем многообразием традиционно раздельных сетей здания, больше не нужны. Вместо этого платформа управления интеллектуальным зданием обеспечивает соединение, контроль и визуализацию разнообразных сервисов, чем достигается намного более эффективный и экономичный контроль. Сервисами становится не только легче управлять — упрощается их мониторинг.

Усовершенствованное управление, которому способствует конвергентная сеть IP/Ethernet, открывает также возможности для сокращения операционных затрат (OpEx): плата за электроэнергию составляет одну из самых весомых и трудно предсказуемых статей расходов на эксплуатацию здания. Конвергенция позволяет вести точный учет энергопотребления и управлять им, что приводит к снижению операционных затрат на 20% и более, да к тому же помогает сохранить окружающую среду. А благодаря единой гибкой сетевой инфраструктуре и одному поставщику упрощаются изменение и модернизация сети, ее сопровождение и эксплуатация, что тоже ведет к снижению издержек.

Наиболее выгодно применение стратегии конвергенции в долгосрочном плане: начальные капиталовложения быстро окупаются за счет сокращения операционных затрат и преимуществ устойчивого развития. А поскольку здания становятся более энергоэффективными, «зелеными», уменьшаются потребности в материалах и снижается количество непроизводительных потерь, что в результате приводит к реализации более дружественного к окружающей среде решения. В свою очередь, точный контроль над системами здания снижает потребности в электроэнергии.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УМНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Хотя устойчивое развитие, эффективность и контроль являются ценными достижениями, при выборе кабельной инфраструктуры нужно принимать во внимание ее технические характеристики, чтобы построенная конвергентная сеть отвечала всем текущим и будущим требованиям к передаче данных, предъявляемым владельцами и арендаторами здания. Это предполагает высокую степень гибкости кабельной инфраструктуры и использование для конвергентной сети зонной топологии, способствующей достижению такой гибкости и предусматривающей избыточность.

При зонной топологии предполагается размещение промежуточных точек подключения в зонных коробках, логически распределенных по пространству здания и упрощающих соединение с телекоммуникационными розетками (Telecommunications Outlet, TO), сервисными розетками (Service Outlet, SO) или розетками для подключения оборудования (Equipment Outlet, EO) и устройств BAS. Такая архитектура обеспечивает простую реконфигурацию, облегчает администрирование и управление кабельным хозяйством, позволяет гарантированно охватить все площади и предусмотреть резервные порты для новых устройств или установки дополнительных телекоммуникационных розеток.

В зонной топологии для определения покрываемой площади можно использовать круги или прямоугольную сетку. При этом зонные коробки располагаются в центре соответствующей области и обслуживают широкий спектр устройств BAS, точек беспроводного доступа и телекоммуникационных устройств. Радиус охвата может составлять от 3 до 30 м, однако рекомендуется 12 м — это значение оптимально для большинства конвергентных кабельных сетей. Зонные коробки рекомендуется располагать под фальшполом, в фальшпотолках, в мебели или монтировать их на стене для удобного доступа (см. рис.1).

Рис. 1. Пример сотовой сетки для визуализации зоны покрытия. Такая топология рекомендуется для больших открытых офисных пространств (Open Space)
Рис. 1. Пример сотовой сетки для визуализации зоны покрытия. Такая топология рекомендуется для больших открытых офисных пространств (Open Space)

 

Зонную топологию СКС легко реализовать, а ускорить процесс развертывания помогают претерминированные кабельные сборки. Лучшая заполненность кабельных каналов и упрощение операций по конфигурации (MAC) означают снижение издержек, оперативное выполнение работ и отсутствие перебоев в бизнес-процессах. В случае необходимости имеющиеся помещения можно быстро реорганизовать и перепрофилировать.

Зонная СКС как нельзя лучше подходит для последующего развития сети: она не только характеризуется высокой гибкостью, допускает быструю реконфигурацию покрываемых площадей, но и обладает необходимым запасом для использования технологий следующего поколения.

Подробнее о различных подходах к зонированию, включая круговые, сотовые и прямоугольные сетки, рассказывается в документах 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. Заметим, что терминология в стандартах EN и TIA различается: в TIA-862-A говорится о розетках для подключения оборудования (Equipment Outlet, EO) и горизонтальных точках подключения (Horizontal Connection Point, HCP), а в BS EN 50173-6 — о сервисных розетках (Service Outlet, SO) и сервисных точках подключения (Service Connection Point, SCP).

РЕВОЛЮЦИОННОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ

Конвергентные сети поддерживают разнообразные приложения, однако на рынке появился революционный продукт, оптимальная работа которого во многом зависит от кабельной инфраструктуры. Речь идет о IEEE 802.11ac — технологии Wi-Fi с «очень высокой пропускной способностью» (известной также как Wi-Fi 5 МГц, Gigabit Wi-Fi и 5G Wi-Fi). Уже сегодня она обеспечивает передачу данных со скоростью 1,3 Гбит/с, а будущая теоретическая пропускная способность составляет 6,93 Гбит/с. Конечные пользователи вполне могут ожидать как минимум удвоения скорости передачи данных в беспроводных сетях при переходе на оборудование 802.11ac, а с выпуском устройств следующего поколения пропускная способность может вырасти более чем вчетверо!

При организации беспроводного доступа архитекторы сетей должны учитывать тенденцию к повсеместному распространению концепции BYOD, ожидания увеличения скоростей передачи данных для поддержки потокового видео и мультимедиа, а также тарифные планы операторов мобильных сетей, способствующие разгрузке трафика за счет сетей Wi-Fi. Поскольку Wi-Fi становится приоритетным способом доступа для устройств BYOD, более «быстрое» оборудование для беспроводных локальных сетей будет способствовать предотвращению появления узких мест и перегрузок, увеличению пропускной способности и снижению задержек, однако справиться с этими задачами оно сможет лишь в том случае, если кабельная инфраструктура и соединительное оборудование смогут поддерживать возросшую пропускную способность.

Хорошая новость заключается в том, что зонная топология, рекомендуемая для конвергентных сетей, отлично подходит для установки точек беспроводного доступа (Wireless Access Point, WAP) — с учетом всех рекомендаций и требований к покрытию сети. Однако критически важен и выбор СКС. В настоящее время для подключения устройств 802.11ac с тремя пространственными потоками и поддержки скорости 1,3 Гбит/с нужно два физических соединения 1000Base-T, то есть агрегирование каналов, как показано на рис. 2. С учетом будущих усовершенствований WAP — потенциальной скорости 2,6 Гбит/с (три потока 160 МГц) и других реализаций 802.11ac — для каждой точки беспроводного доступа рекомендуется использовать две линии Класса EA / Категории 6A или выше. Кроме того, WAP 802.11ac должна иметь адаптер питания DC или получать питание по сети Type 2, иногда неформально называемое PoE Plus. Для подключения WAP 802.11ac рекомендуется экранированная проводка, хорошо рассеивающая тепло и сохраняющая свои характеристики при нагреве кабеля.

Рис. 2. Пример топологии зонной СКС, где используются коммутационная панель в зонной коробке в SCP/HCP и розетки SO/EO для подключения устройств BAS или точек доступа
Рис. 2. Пример топологии зонной СКС, где используются коммутационная панель в зонной коробке в SCP/HCP и розетки SO/EO для подключения устройств BAS или точек доступа

 

При проектировании конвергентной кабельной инфраструктуры, для надежного развертывания точек доступа 802.11ac нужно принимать во внимание и распространенные в настоящее время скорости передачи данных при соединениях с коммутаторами, серверами и устройствами, а также стратегии обеспечения избыточности, обновления оборудования и будущие беспроводные технологии. Для организации сети 802.11ac в диапазоне 5 ГГц требуется относительно плотное покрытие площадей точками доступа WAP. Идеальный способ обеспечить достаточное число резервных портов для агрегирования каналов 1000Base-T к каждой точке доступа 802.11ac — построение сетки из экранированной СКС Категории 6A с использованием точек консолидации в зонных коробках. При появлении на рынке оборудования Wi-Fi с портами10GBase-T это позволит эффективно их использовать.

ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ

Удаленное электропитание — несомненное преимущество конвергентной сети. PoE, POH (Power over HDBaset) и другие приложения могут использовать симметричную медную витопарную проводку для питания постоянным током и доставки данных IP-устройствам по Ethernet. Однако многие специалисты по сетям не знают о том, что удаленное электропитание вызывает повышение температуры кабелей и способно приводить к повреждению контактов, если последние размыкаются без отключения питания. Рост температуры в пучках кабелей потенциально ведет к увеличению числа битовых ошибок, поскольку величина вносимых потерь обратно пропорциональна температуре. В экстремальных средах рост температуры и искрение контактов могут вызывать необратимые повреждения кабелей и соединителей.

Для поддержки устройств 802.11ac требуется питание по PoE Type 2 с током 600 мА, что может привести к росту температуры на 10°C в пучках кабелей и вызвать электрическую дугу при размыкании активных соединителей. Таким образом, при любых обстоятельствах все розетки, коммутационные панели и другое применяемое в канале соединительное оборудование должны соответствовать требованиям IEC 60512-99-001. В случае удаленного питания устройств 802.11ac это гарантирует сохранность поверхностей контактов при их размыкании и замыкании под нагрузкой.

Экранированные кабельные системы Класса EA / Категории 6A и Класса FA / Категории 7A, обеспечивающие механическую стабильность до 75°C, позволяют использовать более длинные каналы при повышенной температуре, иначе для соответствия показателя вносимых потерь требованиям TIA и ISO/IEC максимальную длину канала придется ограничить. Такие системы рекомендуются для приложений с питанием мощностью до 30 Вт и выше, а также в местах, где температура окружающей среды выходит за пределы 20°C. Кроме того, в пучок можно укладывать большее число кабелей без опасений перегрева.

УМНАЯ КОНВЕРГЕНЦИЯ

Причины привлекательности конвергентной сети IP/Ethernet вполне очевидны, но нужно иметь в виду, что кабельная система должна поддерживать не только разнообразные слаботочные сервисы здания, но и соответствовать спросу на высокоскоростную передачу данных — пользователям интеллектуальных зданий необходимо множество коммуникационных каналов с высокой пропускной способностью. Сеть в таких зданиях должна иметь чрезвычайно гибкую зонную топологию и опираться на высокопроизводительную экранированную кабельную инфраструктуру, что позволяет поддерживать конвергентные сервисы в соответствии с разнообразными и меняющимися потребностями.

Самым разумным будет сочетание гибкости и долговечности, что позволяет учитывать будущие потребности в производительности. В настоящее время СКС Категории 7A / Класса FA имеют наивысшие для витой пары характеристики, что обеспечивает максимальную пропускную способность для всех конвергентных приложений, включая требования 10GBase-T и удаленного электропитания PoE Type 2 для революционного приложения 802.11ac Wi-Fi. Впервые спецификации высокопроизводительной кабельной проводки Класса EA / Категории 6A и выше становятся для конвергентных сетей критически важными, позволяющими поддерживать соединения с коммутаторами и точками доступа нового поколения для достижения мультигигабитной пропускной способности.

Валери Магвайр — директор компании Siemon по стандартам и технологиям.

Купить номер с этой статьей в PDF