Проектирование и расчет мультисервисных кабельных систем

ПРОЕКТИРОВАНИЕ 
И РАСЧЕТ МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ 
КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 

В.М. АРТЮШЕНКО
А.Б. СЕМЕНОВ
Т.С. АББАСОВА

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Под редакцией А.Б. Семенова

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом профессионального образования 
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся 
по направлениям подготовки 09.03.02 «Информационные системы и технологии»,
09.03.03 «Прикладная информатика» (квалификация (степень) «бакалавр») 
(протокол № 12 от 24.06.2019)

УДК 004.7(075.8)
ББК 32.973-02я73
 
А86

Артюшенко В.М.
А86 
 
Проектирование и расчет мультисервисных кабельных систем : учебное пособие / В.М. Артюшенко, А.Б. Семенов, Т.С. Аббасова ; под ред. 
А.Б. Семенова. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 174 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/967872.

ISBN 978-5-16-014173-2 (print)
ISBN 978-5-16-106662-1 (online)

В учебном пособии рассмотрены пути усовершенствования мультисервисных кабельных систем. Проведен анализ принципов построения 
мультисервисных кабельных систем. Рассмотрены вопросы, связанные с практическим расчетом ослабления электромагнитных помех. 
Предложены организационно-технические мероприятия для защиты 
мультисервисных кабельных систем от внешних электромагнитных воздействий. Описаны способы моделирования коммуникационных сред 
передачи. Приведены технические решения для развития централизованной оптической архитектуры мультисервисных кабельных систем 
и для улучшения качества оптических коммуникаций.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Предназначено для студентов вузов направлений подготовки 
09.03.02 «Информационные системы и технологии», 09.03.03 «Прикладная информатика», а также аспирантов, преподавателей, научных сотрудников в области информационно-вычислительных систем 
и систем передачи информации, технических специалистов служб эксплуатации информационно-телекоммуникационных систем объектов 
недвижимости различного назначения, для инженерно-технического 
персонала, системных интеграторов.

УДК 004.7(075.8)
ББК 32.973-02я73

Р е ц е н з е н т:
Ю.В. Богданов, доктор технических наук, профессор, начальник 
управления 4-го Центрального научно-исследовательского института 
Министерства обороны Российской Федерации

ISBN 978-5-16-014173-2 (print)
ISBN 978-5-16-106662-1 (online)
©  Артюшенко В.М., Семенов А.Б., 
Аббасова Т.С., 2020

ВВЕДЕНИЕ

Мультисервисные кабельные системы (МКС) представляют собой сравнительно молодое направление развития телекоммуникационной техники на основе структурированных 
кабельных систем (СКС). Идея массового внедрения структурированного каблирования на объектах недвижимости 
офисного назначения была выдвинута в середине 80-х гг. 
прошлого столетия, а официально данная ветвь оформилась 
только в 1991 г. в момент принятия первого американского 
стандарта. В настоящее время СКС в процессе своей эволюции превратились в МКС, поэтому в дальнейшем эти два 
термина рассматриваются как эквивалентные.
Развитию техники МКС посвящены издания, выпущенные на английском [1, 2] и немецком языках [3, 4], переводные издания [5, 6], оригинальные монографии на русском 
языке П.А. Самарского [7], Д.Я. Гальперовича в соавторстве 
с Ю.В. Яшневым [8, 9] и И.Г. Смирнова [10, 11].
Авторы данного учебного пособия также имеют труды, посвященные общим вопросам и проблемам техники СКС [12, 
13], проектированию информационных кабельных систем 
офисного назначения [14, 15], их администрированию [16], 
волоконно-оптической подсистеме [17], а также системам 
интерактивного управления оборудованием кабельных сетей 
[18], развитию центров обработки данных [19, 20], проблемам 
электромагнитной совместимости оборудования и каналов 
связи СКС и МКС [21].
МКС официально существует уже свыше двух десятков 
лет. Как техническая система структурированная информационная проводка довольно жестко нормируется стандартами 
в части своей структуры, т.е. на системном уровне. Одновременно она имеет открытый характер на уровне отдельных 
компонентов. Последнее означает, что передача в составе 
одной цепи смешанных сигналов компонентов нескольких 

ВВЕДЕНИЕ

независимых производителей не меняет характеристики формируемого тракта более чем на априорно известное значение. 
Столь жесткое вертикальное нормирование влечет за собой 
большие проблемы в части внедрения различных усовершенствований глобального характера, т.е. тех из них, которые 
дают наибольший результирующий выигрыш, и в части достижения существенного эффекта от внедрения тех нововведений, которые полностью соответствуют действующим редакциям нормативных документов.
Ситуация с использованием различных новшеств дополнительно усложняется изначально высоким техническим 
уровнем СКС как технического объекта. Для подтверждения 
данного тезиса достаточно сослаться на то, что нормативный 
срок службы современной СКС составляет не менее 10 лет, 
а выдаваемая на нее системная гарантия имеет типовую продолжительность 20–25 лет. Кроме того, при выполнении некоторых довольно простых дополнительных условий производитель СКС может выдавать на нее пожизненную гарантию [12].
Целью усовершенствования техники МКС в основной 
массе случаев является именно наращивание эффективности 
в широком смысле этого термина. Вопросы эффективности 
всей МКС и образующих ее отдельных функциональных компонентов по отдельности, несмотря на всю их важность, в известной литературе не рассматривались. Подобная ситуация 
вполне объективна, так как на момент написания этих строк отсутствовали общепринятые методики количественного определения различных характеристик технической эффективности, 
позволяющие немедленно и однозначно сделать вывод о целесообразности применения тех или иных усовершенствований.
Авторы учебного пособия поставили перед собой цель 
устранить указанный пробел. При отсутствии общепризнанных критериев эффективности за основу дальнейшего анализа была взята следующая стратегия:
— в качестве базового показателя, с которым сравнивается 
то или иное предложение по усовершенствованию МКС или 

ВВЕДЕНИЕ

ее части в направлении увеличения техническо-экономической эффективности, привлекались положения, зафиксированные в профильных стандартах или иных нормативных документах;
— по возможности осуществлялась количественная оценка 
ожидаемого технического и экономического эффекта от внедряемых технических усовершенствований;
— при отсутствии определенных требований в стандартах 
допускалась оценка эффективности в качественной форме, 
в том числе на интуитивно понятном уровне.
После изучения данного пособия студент будет:
знать
— основные правила, принципы, закономерности и методы 
организации структурированных мультисервисных сетей;
— стандарты ISO/IEC 11801, EN 50173, TIA/EIA-568;
— режимы и особенности их организации;
— угрозы и риски безопасности структурированных мультисервисных сетей;
уметь
— самостоятельно решать вопросы, связанные с организацией, планированием и расчетом структурированных мультисервисных сетей;
владеть
— методикой и средствами организации структурированных мультисервисных сетей.

Глава 1. 

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ 
О МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ КАБЕЛЬНЫХ 
СИСТЕМАХ

1.1. ГЛАВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТАНДАРТИЗАЦИИ 
В ОБЛАСТИ МКС

Стандарты, задающие минимальный технический уровень, 
достижение которого обеспечивает нормальные условия построения и последующей эксплуатации СКС, распространяются и на МКС. Применительно к теме настоящего учебного 
пособия данный уровень представляет собой ту самую границу, превышение которой позволяет говорить об увеличении 
эффективности структурированной проводки [13…21].
В настоящее время в мире существуют три основных 
центра стандартизации СКС. Исторически первыми заниматься данной проблематикой стали США, которые являлись колыбелью техники структурированного каблирования 
и на протяжении всего периода существования данного технического направления прочно удерживают позиции лидера 
на этом сегменте рынка. Примерно с пятилетней задержкой 
к работе по стандартизации присоединились Международная 
(ISO) и Европейская (CENELEC) организации по стандартизации.
В процессе своей деятельности органы по стандартизации 
учитывают запросы потенциальных потребителей ресурсов 
СКС, достигнутый уровень техники и типовой технологический уровень производящих предприятий. Принимаются 
во внимание также национальные особенности, традиции 
и правила, действующие на территории внедрения нормативных документов. В случае отсутствия консенсуса в конкретном вопросе или хотя бы перспектив его достижения гла

1.1. Главные особенности стандартизации в области МКС 

венствующая роль всегда отдавалась национальным нормам 
и правилам.
Отдельно укажем на следующие особенности стандартизации общесистемного уровня:
— европейские документы крайне мало отличаются 
от международных, нередко являясь их полной копией в своей 
содержательной части;
— международная стандартизация отличается узкой направленностью, в связи с чем задача достижения необходимой полноты охвата тематики решается большим количеством ссылок на внешние источники нормативного плана; 
американская нормативная база тяготеет к комплексным документам.
Стандарт СКС как документ имеет довольно четкую структуру, приведенную в табл. 1.1 [22]. Он включает в себя перечень 
нормативных ссылок, определения, сокращения и обозначения, 
основную часть и приложения, которые дополнительно делятся 
на нормативные и информационные. Последние содержат информацию справочного и факультативного характера.

Таблица 1.1
Структура и взаимное соответствие основных нормативных 
документов СКС для офисных зданий

Область 
действия

Номер стандарта

Международный
Американский
Европейский
Структура кабельной системы 
и основные характеристики

ISO/IEC 11801
TIA/EIA-568
EN-50173

Требования 
к архитектурной 
инфраструктуре

ISO/IEC 18010
TIA/EIA-569
EN-50174-1, 
EN-50174-2,
EN-50174-3
Требования к заземлению
—
TIA/EIA-607
EN-50310

Глава 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Область 
действия

Номер стандарта

Международный
Американский
Европейский

Тестирование
ISO/IEC 14763-3
IEC 61935-1
TSB-140, 
TSB-155, 
TSB-67

EN-50346

Администрирование
ISO/IEC 14763-1 TIA/EIA-606-A
—

Срок обновления основных стандартов составляет примерно 5–7 лет, т.е. промежуток времени между появлением 
новых редакций оказывается достаточно большим даже 
для консервативной кабельной техники. Актуальность нормативной базы обеспечивается постоянным вводом в нее новой 
информации. Для этого используются два несколько отличающихся друг от друга подхода.
При первом подходе функцию актуализации берут на себя 
так называемые дополнения. При появлении нового стандарта 
информация, содержащаяся в отчете, включалась в текст 
основного документа. Так, часть 1 редакции 2001 г. стандарта 
группы ANSI/TIA/EIA-568В за время своего официального 
действия потребовала введения 6 дополнений, часть 2 — 10 
дополнений, а часть 3 оказалась самой консервативной и ограничилась одним дополнением. Обычно дополнения по самой 
своей сути сохраняют свою актуальность до момента выхода 
следующей редакции стандарта. С учетом этого их содержательная часть включается в текст обновленного основного документа.
Второй путь основан на издании самостоятельных документов. Таковыми являются технические системные бюллетени (широко известны под аббревиатурой TSB — Technical 
Systems Bulletin) на американском континенте и технические 
отчеты на международном уровне. Они рассматривают, в том 
числе на нормативном уровне, отдельные задачи, затраги
Окончание табл. 1.1

1.1. Главные особенности стандартизации в области МКС 

вающие широкий круг специалистов СКС. Нормативный 
характер отчетов дополнительно подчеркивался присвоением отчету номера стандарта, дополненного аббревиатурой 
TR (Technical Report). Например, первый вариант стандарта 
на тестирование оптической подсистемы сначала увидел свет 
в форме отчета ISO/IECTR 14763-3, а после существенной переработки и дополнения этот документ приобрел вид полноценного стандарта ISO/IEC 14763-3.
Доступная для практического использования современная 
нормативная база подробно описывает комплекс ключевых 
вопросов, связанных с построением и эксплуатацией СКС (см. 
табл. 1.1). Она отличается высокой степенью гармонизации, 
хотя определенные отличия непринципиального характера 
имеются как в перечне допустимой элементной базы и в предельных параметрах отдельных компонентов, так и в терминологии и глубине освещения некоторых вопросов.

1.1.1. Стандарты США и их структура
Начало работ по созданию группы стандартов для телекоммуникационных кабельных систем зданий, устанавливаемых 
на территории США, относится к 1985 г. Именно в это время 
данной тематикой активно занялась Ассоциация электронной 
промышленности США (EIA, Electronic Industries Association). 
В 1988 г. к работе по стандартизации подключилась Ассоциация телекоммуникационной промышленности США (TIA, 
Telecommunications Industry Association). В октябре 1990 г. был 
одобрен их первый совместный нормативный документ EIA/
TIA-569, который был посвящен каналам для прокладки телекоммуникационных кабелей в коммерческих зданиях. Необходимость его принятия была обусловлена пониманием невозможности построения эффективной СКС без выполнения 
архитектурой здания, в котором она должна быть установлена, 
комплекса специальных требований.
Результатом деятельности рабочей группы TR-41.8.1, образованной в составе EIA, стал стандарт телекоммуникационных 

Глава 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

кабельных систем коммерческих зданий TIA/EIA-568, одобренный в июле 1991 г. Этот документ определял структуру 
СКС и содержал требования к характеристикам кабелей, различных шнуров и разъемов, а также собранных из них линий.
По состоянию на 2018 г. действует четвертая редакция 
основного американского стандарта ANSI/TIA-568-C. 
Документ структурно разбит на четыре части.
1. ANSI/TIA-568-C.0:2009 представляет собой дальнейшее 
развитие одной из групп положений стандарта 568-B.1, что, 
в частности, отражается на его объеме (60 страниц текста 
против 94 у его предшественника). Документ относится к так 
называемым публикациям общего действия, т.е. содержит 
все те положения, которые распространяются на СКС различных разновидностей. Он определяет топологию кабельной 
системы, допустимые типы линейных кабелей, включает 
в себя отдельные положения касательно заземления, правил 
соблюдения полярности оптических трактов и аналогичные 
им данные.
2. Стандарт ANSI/TIA-568-C.1 относится к тем нормативным документам, которые определяют кабельные системы 
для конкретного типа объектов недвижимости. В данном 
случае речь идет об офисных информационных кабельных 
системах. В этой публикации зафиксированы конкретные варианты допустимых топологий СКС с их разделением на горизонтальную и магистральную части, уточнены требования 
в отношении разрешенных категорий и допустимых волновых 
сопротивлений симметричных электропроводных кабелей, 
а также аналогичные им характеристики.
3. Стандарт ANSI/TIA-568-C.2 является документом компонентного уровня и определяет параметры электропроводной 
элементной базы СКС. Стандартом установлено, что в перечень допустимых к применению кабелей, разъемов и шнуров 
входят только изделия категорий 3, 5е, 6 и 6а. После 2015 г. 
ожидается публикация дополнения, нормирующего характеристики элементной базы категории 8.