Energetyczne wymagania stawiane sieciom komputerowym
Jednym z zagadnień z jakim obecnie coraz częściej się spotykamy przy budowie sieci komputerowych typu LAN czy WAN jest ekranowanie i uziemienie. Wiąże się to z lawinowym rozwojem przesyłu danych przez sieci komputerowe w których zachodzi tendencja podwyższania częstotliwości transmisji sygnałów dla uzyskania coraz szybszego i coraz szerszego pasma w sieci.
Wiąże się to z przechodzeniem na coraz wyższą kategorię pracy samej sieci jak
i urządzeń z nią współpracujących począwszy od obecnie szeroko stosowanej
kategorii rozszerzonej 5e (125MHz) Fast Ethernet, do kategorii 6 (250MHz)
Gigabit Ethernet lub nawet do przyszłościowej kategorii 7 (600MHz).
Ekranowane kable instalacyjne FTP kat.5e, (kat.6) z pojedynczą warstwą ekranu
folii, o impedancji 100 omów są przeznaczone do instalacji okablowania
strukturalnego dla transmisji sygnałów telefonicznych, danych i video z
częstotliwością do 125 MHz (250MHz). Powinny być stosowane w instalacjach
wymagających ochronny elektromagnetycznej, np. przy instalacjach prowadzonych
jednocześnie z instalacją elektryczną lub w inny sposób narażonej na zakłócenia
EMC. Natomiast gdy instalacja okablowania strukturalnego może mieć wpływ na
działanie innych instalacji lub urządzeń stosuje się ekranowane kable
instalacyjne S-FTP z podwójną warstwą ekranującą (folia aluminiowa + oplot
miedziany). Dotyczy to szczególnie kabli kat.6 pracujących przy dużych
częstotliwościach 250MHz. Dla lepszego połączenia ekranu folii z uziemieniem
umieszcza się w kablu drut drenu (cynowany drut miedziany 0,5mm). Ekranowane
kable instalacyjne S-STP kat.7 z podwójną warstwą ekranującą (folia na każdej
parze + oplot) są przeznaczone do instalacji okablowania strukturalnego dla
transmisji sygnałów danych i video z częstotliwością do 600 MHz. Kable te
posiadają najwyższy stopień ochrony EMC.
Urządzenia aby przy coraz wyższych częstotliwościach dla przenoszonych pasm
mogły prawidłowo działać muszą być skutecznie uziemiane i ekranowane co ma
znaczący wpływ na charakterystyki transmisyjne przenoszonego kanału,
kompatybilność elektromagnetyczną (EMC) czy też na bezpieczeństwo ochrony
danych.
Uziemienie ochronne i ekranowanie zalicza się do środków ochronny
przeciwporażeniowej dodatkowej w urządzeniach nisko i słaboprądowych o napięciu
znamionowym do 1 kV.
Wartość rezystancji uziemienia roboczego znajdującego się w budynku nie powinna
przekraczać 5 omów. Dla dużych ośrodków teleinformatycznych wymaga się aby
wartość rezystancji uziemienia wynosiła około 1 oma. Natomiast wartość
rezystancji przewodów uziemiających poszczególne urządzenia doprowadzonych do
szyny głównej uziomowej lub ekwipotencjalnej budynku nie powinna być większa od
1 oma.
Aby uzyskać podane wartości rezystancji uziemienia należy zastosować wymienione niżej przekroje dla przewodów uziemiających:
W szafach teleinformatycznych należałoby zatem wydzielić listwy lub zaciski
dla połączeń uziomowych i osobno dla połączeń przewodów ochronnych, które
posiadają inną funkcję ochrony urządzeń. Listwy połączeń ochronnych w szafach
można zatem przyłączać do szyn PE (PEN) w rozdzielniach elektrycznych. Listwy
połączeń uziomowych, natomiast należy przyłączać bezpośrednio do głównej szyny
ekwipotencjalnej lub zacisku uziemienia w budynku.
Jeżeli w okablowaniu strukturalnym lub sieciowym występuje ekran, to powinien
być podłączony:
Uziemienia powinny spełniać wymagania normy polskiej PN-92/E-05009/54
(obecnie także normy europejskiej IEC 384.5.54 Electrical installations of
buildings).
Instrukcje uziemiania i wymagania producentów sprzętu w tym zakresie powinny być
stosowane tam, gdzie są kompatybilne z wymaganymi kodami kabli elektrycznych
(przewód żółto-zielony - jednocześnie może występować jako przewód uziemiający i
ochronny) przyłączane do wspólnego uziemienia.
Rozważając zalecenia dotyczące bezpieczeństwa pracy przy urządzeniach
telekomunikacyjnych, należy stosować się do norm polskich i innych właściwych
norm europejskich związanych z uziemieniem ekranów kabli i ekranów innych
metalowych części np. osłon metalowych chroniących urządzenia przed dostępem.
Łącza połączeń ekranów i uziemień powinny być zgodne z odpowiednimi zasadami
elektrycznymi tzn. powinny wykazywać trwałe połączenie galwaniczne związane z
ciągłością ekranu, lub ciągłością uziemienia dla których sumaryczna oporność
połączeń jest bliska zeru.
W szafce telekomunikacyjnej, komputerowej wszystkie ekrany kabli powinny być
połączone. Zwykle ekrany te łączy się z ekranami urządzeń, a w szafkach
komputerowych i telefonicznych z obudowami urządzeń, paneli, które z kolei są
łączone z wyznaczonym uziemieniem w szafkach tj. z listwą uziemienia.
Aby wyeliminować wpływ czynników zewnętrznych takich jak silne pola
elektromagnetyczne, impulsy od iskrzenia, przepięć lub wyładowań atmosferycznych
oraz wpływ fal elektromagnetycznych o takich samych lub wyższych
częstotliwościach na bezpieczeństwo transmisji danych w sieciach komputerowych,
przyjmuje się do stosowania i użytkowania kable ekranowane lub kable z
ekranowanymi elementami.
Ekranowanie kabli oprócz w/w czynników chroni skutecznie również dane przesyłane
kablem przed przesłuchem zbliżnym pomiędzy parami przewodów w tym samym kablu,
czy pomiędzy samymi przewodami lub podsłuchem niepożądanym.
Postępowanie przy ekranowaniu kabli sprowadza się bardziej do uzyskania
skutecznej ochrony właściwej przed wpływami czynników zewnętrznych jak
wymieniono wyżej i ze względu na możliwość ograniczenia propagacji zakłóceń od
samego kabla transmisyjnego czyli tzw. kompatybilność elektromagnetyczną EMC,
niż ze względu na bezpieczeństwo elektryczne.
Ekranowanie z uwagi na kompatybilność elektromagnetyczną podlega normom
europejskim i światowym. Zaleca się łączenie ekranów przewodów z lokalnym
systemem wyrównywania potencjałów. Jeżeli znamionowe warunki pracy zalecają
izolowanie ekranu przewodu dochodzącego do urządzenia (ekran nie może być
połączony z lokalnym punktem wyrównywania potencjału), należy w celu
wyrównywania różnic potencjałów występujących np. podczas piorunowego
wyładowania doziemnego, połączyć ekran przez iskiernik z lokalnym punktem
wyrównywania potencjałów.
Ekrany urządzeń i przewodów należy łączyć ze sobą.. W szafie komputerowej, bądź
w rozdzielnicy żyły przewodów ekranów należy połączyć z listwą uziemień, a tą z
kolei z lokalną szyną uziemienia a jeżeli takiej nie ma w budynku, to z główną
szyną ekwipotencjalną.
Połączenia ekranów zależą od właściwej jakości wykonania i są szczególnie
konieczne w przypadku kabli ekranowanych o wyższych kategoriach (np. 6) dla
spełnienia zadanych norm przesyłu danych.
Przewody ochronne wykonane przeważnie są z takiego materiału jak przewody
fazowe i o takim samym przekroju do wartości S = 16mm2. Powyżej tej
wartości i w innych przypadkach przekrój przewodu ochronnego powinien być tak
dobrany, aby przewodność takiego przewodu nie była gorsza od przewodności
przewodu wg. normy.
Jako przewód ochronny przeważnie wykorzystuje się jedną z żył (3-cia żyła dla
linii 2-przewodowej, lub 5-ta żyła w linii 4-przewodowej) w przewodach (kablach)
wielożyłowych.
Przewody ochronne przyłącza się tylko do części przewodzących dostępnego
wyposażenia i sprzętu elektrycznego, których zasilanie jest wyłączane przez
urządzenie zabezpieczające przy powstaniu uszkodzenia (np. wyłącznik
różnicowo-prądowy).
Przewody uziemiające (uziemienia funkcjonalne) stosuje się w celu zapewnienia
prawidłowego działania wyposażenia oraz umożliwienia niezawodnej, prawidłowej
pracy i ochrony instalacji komputerowej i powinny być wykonane jako elektrycznie
niezależne. Przewody uziemiające powinny być sprowadzone do szyny wyrównania
potencjałów tzw. ekwipotencjalnej, która jest prawidłowo uziemiona.
Dla skutecznego uziemienia, zgodnego z przepisami i odpowiednimi normami
[PN-92/E-05009/54 - Uziemienia i przewody ochronne], dla urządzeń komputerowych
zabudowywanych w szafach komputerowych, można przyjmować niższe wartości
przekroju przewodów uziemiających z dopuszczalnego zakresu jak dla rozdzielni
elektrycznych.
Przewody uziemiające, izolowane łączą wszystkie części przewodzące dostępne,
których przekrój poprzeczny nie powinien być mniejszy od 6mm2 i nie
musi być większy od 25mm2 dla Cu.
Do przewodów uziemiających należy przyłączać ekrany urządzeń i sieci pracujących
przy wysokich częstotliwościach, a także obudowy szaf i urządzeń informatycznych
oraz stojaki i szafki teletechniczne central.
Podczas projektowania systemu okablowania strukturalnego powinny być uwzględniane europejskie normy dotyczące emisji i odporności elektromagnetycznej np. EN 50081-1, EN 50082-1, EN 55022, EN 55024.
Urządzenia zaprojektowane do jednego lub więcej mediów (głos, dane, video), powinny spełniać wymagania właściwych norm EMC dotyczących tych mediów, tak aby nie pogarszały charakterystyki całości systemu po zainstalowaniu któregokolwiek z tych mediów w systemie.
Elektryczne instalacje zasilające sieci komputerowe powinny być zgodne z następującymi zasadami i przestrzegać obowiązujących norm:
Artykuł INTEGRATOR Nr 7-8/2001 (48)