RU2768362C1

RU2768362C1 - Switching field of the physical layer of information ip systems with a centralized structure

Info

Publication number: RU2768362C1
Application number: RU2021103519A
Authority: RU
Inventors: Андрей Борисович Семенов
Priority date: 2021-02-12
Filing date: 2021-02-12
Publication date: 2022-03-24

Abstract

FIELD: telecommunications.

SUBSTANCE: invention relates to the field of telecommunications and can be used in the construction of the physical layer of IP information systems with a centralized structure, in particular IP video surveillance systems. The expected result is provided by the fact that in the switching field of the physical layer of information IP systems with a centralized structure containing switching panels, LAN switches, organizers, pairs of switching panels and LAN switches separated by horizontal organizers, represent an independent functional unit, the totality of which forms a switching field. Pairs of switching panels and LAN switches alternate with the separation of each pair of these devices by horizontal organizers, while horizontal organizers are made with the possibility of placing jumper cables connecting the ports of switching panels and LAN switches directly bordering the same horizontal organizer. Additionally, vertical organizers are installed, made with the possibility of placing cables of switching cords connecting the ports of switching panels and LAN switches in the extreme vertical rows of the switching field.

EFFECT: improving the quality of signal transmission by reducing the total length of the switching field cords and improving the conditions for the administration of the information system.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области электросвязи и может быть использовано при построении физического уровня различных информационных IP-систем с централизованной структурой, в частности, систем IP-видеонаблюденияThe invention relates to the field of telecommunications and can be used to build the physical layer of various IP information systems with a centralized structure, in particular, IP video surveillance systems

Физический уровень современных информационных систем построен по схеме "точка - точка" и представляет собой совокупность отдельных линий, соединяющих терминальное оборудование (телекамеры в случае систем видеонаблюдения) с приемопередатчиками коммутаторов ЛВС, которые выполняют функции активных групповых устройства. На практике используются различные схемы построения этой части информационной системы. Каждая из них содержит стационарную часть (стационарную линию) и элементы для подключения активного сетевого оборудования. При этом коммутационный шнур для подключения терминального устройства к стационарной линии может отсутствовать, а порт коммутационной панели соединяют с коммутатором с помощью коммутационного шнура или его аналога.The physical level of modern information systems is built according to the "point-to-point" scheme and is a collection of individual lines connecting terminal equipment (cameras in the case of video surveillance systems) with LAN switch transceivers that act as active group devices. In practice, various schemes for constructing this part of the information system are used. Each of them contains a fixed part (fixed line) and elements for connecting active network equipment. In this case, there may be no patch cord for connecting the terminal device to the fixed line, and the patch panel port is connected to the switch using a patch cord or its equivalent.

Основная масса линий IP-систем с централизованной структурой построена на базе электропроводных кабелей из витых пар и соответствующих коммутационных панелей. Обращение к ним позволяет снизить стоимость готовой системы, а также расширяет ее функциональные возможности за счет обеспечения питания терминального оборудования по технологии РоЕ.The bulk of the lines of IP-systems with a centralized structure is built on the basis of electrically conductive twisted-pair cables and corresponding patch panels. Using them allows you to reduce the cost of the finished system, and also expands its functionality by providing power to the terminal equipment using PoE technology.

Современные информационные системы отличаются высокой сложностью и требуют для своей реализации больших объемов различного группового оборудования (коммутационные панели, коммутаторы ЛВС, различные организаторы, а также иное активное и пассивное оборудование типа видеорегистратора, вентиляционной полки и т.д.). При построении информационных IP-систем с централизованной структурой отдельные коммутационные панели и активные групповые устройства с целью экономии места и упрощения текущего администрирования устанавливают в различные монтажные конструктивы на соответствующих направляющих со стандартизованными посадочными местами и дополняются вертикальными и горизонтальными организаторами. В подавляющем большинстве случаев функции монтажного конструктива выполняют 19-дюймовые шкафы со стеклянной или металлической дверью передней дверью.Modern information systems are highly complex and require large amounts of various group equipment for their implementation (patch panels, LAN switches, various organizers, as well as other active and passive equipment such as a video recorder, ventilation shelf, etc.). When building IP information systems with a centralized structure, individual patch panels and active group devices are installed in various mounting structures on corresponding rails with standardized seats in order to save space and simplify current administration and are supplemented by vertical and horizontal organizers. In the vast majority of cases, the functions of the mounting structure are performed by 19-inch cabinets with a glass or metal front door.

Полная совокупность группового активного и пассивного оборудования информационных IP-систем с централизованной структурой после установки на направляющие образует так называемое коммутационное поле.The complete set of group active and passive equipment of IP information systems with a centralized structure, after being installed on rails, forms the so-called switching field.

В монографии Семенов А.Б., Артюшенко В.М., Аббасова Т.С. Введение в структурированные кабельные системы, М.: Науч. консультант, 2018. - 205 с. описан способ построения коммутационного поля, основанный на его формировании из отдельных функциональных секций. Каждая функциональная секция образована однородным оборудованием 19-дюймового формата, т.е. коммутационными панелями и коммутаторами ЛВС. Их дополняют горизонтальными организаторами, которые предназначены для укладки кабелей коммутационных шнуров и делают более удобным текущее администрирование информационной системы. Горизонтальные организаторы устанавливают по одному на каждую коммутационную панель и/или коммутатор в случае высокой плотности их конструкции (48 портов на 1U монтажной высоты) или по одному организатору на пару панелей/коммутаторов с обычной плотностью конструкции (24 порта на 1U монтажной высоты) под или над ними. В результате после подключения шнура его кабель сразу уходил в организатор без пересечения соседнего ряда розеток.In the monograph Semenov A.B., Artyushenko V.M., Abbasova T.S. Introduction to structured cabling systems, M.: Nauch. consultant, 2018. - 205 p. a method for constructing a switching field based on its formation from separate functional sections is described. Each functional section is formed by homogeneous equipment in 19-inch format, i.e. patch panels and LAN switches. They are complemented by horizontal organizers, which are designed for laying patch cord cables and make the current administration of the information system more convenient. Horizontal organizers install one per patch panel and/or switch in case of high density (48 ports per 1U of mounting height) or one organizer per pair of panels/switches with regular density (24 ports per 1U of mounting height) under or above them. As a result, after connecting the cord, its cable immediately went to the organizer without crossing the adjacent row of sockets.

Для удобства коммутации на монтажные направляющие слева и справа от оборудования 19-дюймового формата устанавливают также вертикальные организаторы, которые предназначены для укладки в них вертикального участка кабеля коммутационных шнуров.For the convenience of switching, vertical organizers are also installed on the mounting rails to the left and right of the 19-inch equipment, which are designed to lay the vertical section of the patch cord cable in them.

В независимости от конструктивной плотности коммутационных панелей и коммутаторов, например, 24 или 48 портов на 1U монтажной высоты и регулярного характера соединения портов коммутаторов и панелей, что характерно для систем IP-видеонаблюдения со статичной конфигурацией, для коммутации могут быть использованы удобные для текущего администрирования шнуры одинаковой длины.Regardless of the design density of patch panels and switches, for example, 24 or 48 ports per 1U of installation height and the regular nature of the connection of ports of switches and panels, which is typical for IP video surveillance systems with a static configuration, cords convenient for current administration can be used for switching the same length.

При соединении двух портов оборудования различных функциональных секций в процессе формирования тракта передачи сигнала кабель шнура после подключения его вилки в розетку и ввода в ближайший к ней горизонтальный организатор поворачивают влево или вправо, доводят до монтажной направляющей, вводят в вертикальный организатор, поворачивают вверх или вниз, проводят через вертикальный организатор до соответствующей коммутационной панели или коммутатора ЛВС следующей функциональной секции, поворачивают в горизонтальный организатор, доводят до нужного порта и поворачивают вверх или вниз для подключения к розетке порта.When connecting two ports of the equipment of different functional sections in the process of forming a signal transmission path, the cord cable, after plugging its plug into a socket and inserting it into the horizontal organizer closest to it, is turned left or right, brought to the mounting rail, inserted into the vertical organizer, turned up or down, pass through the vertical organizer to the corresponding patch panel or LAN switch of the next functional section, turn into the horizontal organizer, bring to the desired port and turn up or down to connect to the port socket.

Недостатком известного технического решения является необходимость применения коммутационных шнуров большой длины.The disadvantage of the known technical solution is the need to use patch cords of great length.

Шнуры большой длины ухудшают качество передачи информации из-за увеличения затухания сигнала. Последнее вызвано опережающим ростом электрической длины тракта передачи, так как для изготовления витых пар кабелей шнуров используют гибкие многопроволочные проводники, коэффициент затухания которых минимум на 20% превышает аналогичный параметр у инсталляционного кабеля с жестким однопроволочным проводником. Кроме того, длина шнуров растет пропорционально количеству терминальных приборов (телекамер), которые входят в состав информационной системы, т.е. качество передачи сигнала падает по мере роста масштабов информационной системы.Long cords degrade the quality of information transmission due to increased signal attenuation. The latter is caused by the advanced growth of the electrical length of the transmission path, since for the manufacture of twisted pairs of cord cables, flexible multi-wire conductors are used, the attenuation coefficient of which is at least 20% higher than that of an installation cable with a rigid single-wire conductor. In addition, the length of the cords grows in proportion to the number of terminal devices (TV cameras) that are part of the information system, i.e. the quality of signal transmission decreases as the scale of the information system grows.

Еще один недостаток шнуров большой длины - неудобство текущего администрирования физического уровня информационной системы.Another disadvantage of long cords is the inconvenience of the current administration of the physical layer of the information system.

В известном техническом решении кабели всех без исключения коммутационных шнуров проходят через вертикальный организатор. Большое количество кабелей коммутационных шнуров требует применения вертикальных организаторов с большим размером направляющих элементов, что вызывает рост габаритов монтажного конструктива.In a well-known technical solution, the cables of all patch cords without exception pass through a vertical organizer. A large number of patch cord cables requires the use of vertical organizers with large guide elements, which causes an increase in the dimensions of the mounting structure.

Указанные недостатки могут быть устранены в случае построения коммутационного поля с использованием бесшнуровых панелей, описанных в монографии Семенов А.Б. Классические структурированные кабельные системы. // М.: Горячая линия - Телеком, 2016. 462 с., раздел 12.5.2. Применение таких панелей позволяет в ряде случаев по крайней мере частично оказаться от коммутационных шнуров. Это достигнуто за счет введения в конструкцию переключателя, который замыкает между собой одноименные контакты двух расположенных друг над другом розеточных гнезд одной панели. Переключатель может иметь ручное управление, для чего предназначен соответствующий движковый переключатель, или срабатывать автоматически в момент подключения вилки к розетке так, как описано в патенте США 8851902. Сокращение количества коммутационных шнуров уменьшает количество кабелей в вертикальных организаторах. Это уменьшает габариты направляющих элементов последних и делает процесс администрирования информационной системы более удобным.These shortcomings can be eliminated in the case of building a switching field using cordless panels, described in the monograph by Semenov A.B. Classic structured cabling systems. // M.: Hotline - Telecom, 2016. 462 p., section 12.5.2. The use of such panels makes it possible in some cases to be at least partially away from the patch cords. This is achieved by introducing a switch into the design, which closes the like contacts of two sockets located one above the other on the same panel. The switch may be manually operated, for which an appropriate slide switch is intended, or operated automatically at the moment the plug is connected to the outlet, as described in US Pat. No. 8,851,902. Reducing the number of patch cords reduces the number of cables in vertical organizers. This reduces the dimensions of the guide elements of the latter and makes the process of administering the information system more convenient.

Данный вариант построения коммутационного поля физического уровня информационных IP-систем с централизованной структурой используется в качестве прототипа.This version of the construction of the switching field of the physical layer of IP information systems with a centralized structure is used as a prototype.

Недостатком известного технического решения является неизбежное снижение качества передачи сигнала. Это происходит по двум причинам.The disadvantage of the known technical solution is the inevitable reduction in the quality of signal transmission. This happens for two reasons.

Во-первых, при использовании панелей с переключателями коммутационное поле де-факто построено по схеме кросс-коннекта: порт коммутатора не соединяют непосредственно с портом коммутационной панели, а предварительно отображают отдельным коммутационным или монтажным шнуром на дополнительный ряд розеток панели с переключателями (конкретный вид шнура определяется исполнением кабельной части соединителя дополнительного ряда розеток коммутационной панели). Наличие в тракте передачи сигнала дополнительного соединителя неизбежно ухудшает качество функционирования информационной системы как за счет дополнительного затухания, так и переходной помехи. Принято, что один соединитель в части дополнительной переходной помехи эквивалентен шнуровому кабелю длиной 3 м, а вносимое им затухание согласно стандарту ISO/IEC 11801:2019 является частотнозависимым и составляет

дБ, где α_с=0,02 или 0,04 дБ для разных категорий разъема, а ƒ задается в МГц.Firstly, when using panels with switches, the switching field is de facto built according to the cross-connect scheme: the switch port is not connected directly to the port of the patch panel, but is previously mapped with a separate patch or mounting cord to an additional row of sockets on the panel with switches (a specific type of cord is determined by the design of the cable part of the connector of the additional row of sockets of the patch panel). The presence of an additional connector in the signal transmission path inevitably degrades the quality of the information system functioning both due to additional attenuation and crosstalk. It is assumed that one connector in terms of additional crosstalk is equivalent to a 3 m corded cable, and its attenuation according to ISO/IEC 11801:2019 is frequency dependent and is

dB, where α _c =0.02 or 0.04 dB for different connector categories, and ƒ is given in MHz.

Во-вторых, с учетом того, что коммутаторы ЛВС имеют порты, розетки которых выведены на лицевую пластину корпуса, шнур отображения переводят на кабельную сторону панели через специально предусмотренные для этого отверстия в монтажной пластине горизонтального организатора, который вводят в состав коммутационного поля как элемент разделения коммутационной панели и коммутатора ЛВС. В результате кабель шнура отображения имеет достаточно большую длину, сопоставимую с кабелем обычного коммутационного шнура, и вносит в тракт передачи дополнительное затухание, что ухудшает качество функционирования информационной системы.Secondly, taking into account the fact that LAN switches have ports, the sockets of which are brought out to the front plate of the case, the display cord is transferred to the cable side of the panel through the holes specially provided for this in the mounting plate of the horizontal organizer, which is introduced into the switching field as a separation element. patch panel and LAN switch. As a result, the cable of the display cord has a sufficiently long length, comparable to the cable of a conventional patch cord, and introduces additional attenuation into the transmission path, which degrades the quality of the information system.

Кроме того, известное техническое решение на основе бесшнуровой панели обладает низкой функциональной гибкостью из-за того, что каждый переключатель может соединять друг с другом только одну пару розеток. Для устранения этого недостатка в составе конструкции коммутационной панели сохраняют розеточные модули, которые удорожают панель и снижают ее надежность.In addition, the known cordless panel solution has low functional flexibility due to the fact that each switch can connect only one pair of sockets to each other. To eliminate this shortcoming, socket modules are retained in the design of the patch panel, which increase the cost of the panel and reduce its reliability.

Технический результат, на достижение которого направлено предполагаемое изобретение, заключается в обеспечении повышения качества передачи сигнала за счет уменьшения общей длины шнуров коммутационного поля и улучшении условий администрирования информационной системы.The technical result, to which the proposed invention is directed, is to improve the quality of signal transmission by reducing the total length of the cords of the switching field and improving the conditions for administering the information system.

Для достижения технического результата коммутационное поле формируют с чередованием коммутационных панелей и коммутаторов ЛВС без формирования выделенных функциональных секций, дополнительно разделяя каждую их пару горизонтальным организатором, а для коммутации отдельных портов всех розеток, за исключением крайних рядов коммутационного поля используют шнуры-перемычки, кабели которых не выводят в вертикальные организаторы. Только крайние по вертикали ряды розеток коммутационного поля соединяют обычными коммутационными шнурами, вертикальный участок кабеля которых проходит через вертикальный организатор.To achieve a technical result, the switching field is formed with alternating patch panels and LAN switches without forming dedicated functional sections, additionally separating each pair of them with a horizontal organizer, and to switch individual ports of all sockets, with the exception of the extreme rows of the switching field, jumper cords are used, the cables of which are not output to vertical organizers. Only the vertically extreme rows of sockets of the switching field are connected by conventional patch cords, the vertical section of the cable of which passes through the vertical organizer.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлено вид спереди предлагаемого коммутационного поля.In FIG. 1 shows a front view of the proposed switching field.

На фиг. 2 представлено в виде сбоку сравнение законченного фрагмента коммутационного поля согласно предлагаемому техническому решению (фиг. 2а) и прототипа с реализацией на панелях с автоматическими выключателями (фиг. 2б) и на панелях с ручными переключателями (фиг. 2в).In FIG. Figure 2 shows in side view a comparison of the finished fragment of the switching field according to the proposed technical solution (Fig. 2a) and the prototype with the implementation on panels with automatic switches (Fig. 2b) and on panels with manual switches (Fig. 2c).

Предлагаемое коммутационное поле содержит коммутационные панели 1 и коммутаторы 2 ЛВС. Каждая пара коммутационная панель 1 и коммутатор 2 ЛВС разделена горизонтальным организатором 3 и представляет собой самостоятельную функциональную единицу, совокупность которых образует коммутационное поле.The proposed switching field contains patch panels 1 and switches 2 LAN. Each pair of patch panel 1 and LAN switch 2 is separated by a horizontal organizer 3 and is an independent functional unit, the combination of which forms a switching field.

Основная масса соединяемых портов, за исключением тех из них, которые относятся к крайним по вертикали рядам коммутационной панели 1 и коммутатора 2 ЛВС, непосредственно граничат с одним и тем же горизонтальным организатором 3. Это позволяет при соединении портов коммутационных панелей и коммутаторов ЛВС применять короткие шнуры-перемычки 4, не выводить в вертикальный организатор 6 их кабель и уменьшить его длину. В результате этого уменьшается затухание сигнала и уровень вносимой им переходной помехи, что увеличивает. Обычные коммутационные шнуры применяют только для соединения розеток крайних по вертикали рядов коммутационного поля.The bulk of the connected ports, with the exception of those that belong to the vertical extreme rows of patch panel 1 and LAN switch 2, directly border on the same horizontal organizer 3. This allows you to use short cords when connecting the ports of patch panels and LAN switches - jumpers 4, do not bring their cable into the vertical organizer 6 and reduce its length. As a result, the attenuation of the signal and the level of crosstalk introduced by it are reduced, which increases. Ordinary patch cords are used only to connect the outlets of the vertically extreme rows of the switching field.

Сокращение длины кабелей коммутационных шнуров предлагаемого технического решения относительно прототипа демонстрирует фиг. 2.The reduction in the length of cables of patch cords of the proposed technical solution relative to the prototype is shown in Fig. 2.

Результирующий выигрыш по качеству функционирования информационной системы с централизованной структурой достигнут уменьшением затухания сигнала за счет меньшей длины кабеля шнура-перемычки 4 и исключения из цепей передачи одного разъемного соединителя. Исключение одного соединителя из тракта передачи сигнала обеспечивает также снижение уровня переходной помехи.The resulting gain in the quality of functioning of the information system with a centralized structure is achieved by reducing the signal attenuation due to the shorter cable length of the jumper cord 4 and the exclusion of one detachable connector from the transmission circuits. Eliminating one connector from the signal path also reduces crosstalk.

Для облегчения прокладки кабелей коммутационных шнуров 5, которые соединяют порты крайних по вертикали рядов, установлены вертикальные организаторы 6 коммутационных шнуров. Остальные порты коммутационных панелей 1 и down-link-порты коммутаторов 2 ЛВС соединены друг с другом шнурами-перемычками 4. Up-link-порты коммутаторов ЛВС соединены друг с другом и с видеорегистратором шнурами-перемычками.To facilitate cable laying of patch cords 5, which connect the ports of the vertically extreme rows, vertical patch cord organizers 6 are installed. The remaining ports of the patch panels 1 and the down-link ports of the LAN switches 2 are connected to each other by jumper cords 4. The up-link ports of the LAN switches are connected to each other and to the DVR by jumper cords.

Помимо достижения основного технического результата, уменьшение длины кабелей коммутационных шнуров делает более удобным текущее администрирование физического уровня информационной системы. Это происходит за счет того, что кабель шнура после его подключения к панели и коммутатору сразу же уходит в организатор, не пересекая соседний ряд розеток. В результате кабель не закрывает индивидуальную маркировку портов, что облегчает текущее администрирование информационной системы.In addition to achieving the main technical result, reducing the length of patch cord cables makes the current administration of the physical layer of the information system more convenient. This is due to the fact that the cord cable, after it is connected to the panel and the switch, immediately goes to the organizer without crossing the adjacent row of sockets. As a result, the cable does not cover the individual port markings, which facilitates the ongoing administration of the information system.

Исключение из состава оборудования коммутационной панели переключателя в любой форме его исполнения снижает стоимость панели и увеличивает ее эксплуатационную надежность.The exclusion of the switch panel from the equipment in any form of its execution reduces the cost of the panel and increases its operational reliability.

Еще одно преимущество предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом при реализации его на панелях с ручными переключателями, что в схематической форме показано на фиг. 2в, - увеличение эффективной плотности портов. Под последним понимают количество портов, которое приходится на 1U монтажной высоты сформированного коммутационного поля с учетом всех дополнительных элементов. В структуре фиг. 2а эффективная плотность портов составляет 48 портов /3U=16/1U, тогда как в структуре фиг. 2в этот параметр равен 48 портов /4U=12/1U, т.е. на треть меньше.Another advantage of the proposed technical solution compared to the prototype is when it is implemented on panels with manual switches, which is schematically shown in Fig. 2c, - increase in the effective port density. The latter is understood as the number of ports that falls on 1U of the mounting height of the formed switching field, taking into account all additional elements. In the structure of Fig. 2a, the effective port density is 48 ports /3U=16/1U, while in the structure of FIG. 2v this parameter is equal to 48 ports /4U=12/1U, i.e. one third less.

Claims

The switching field of the physical layer of IP information systems with a centralized structure, containing patch panels, LAN switches, organizers, characterized in that pairs of patch panels and LAN switches, separated by horizontal organizers, are an independent functional unit, the combination of which forms a switching field, pairs of switching panels and LAN switches alternate with the separation of each pair of these devices by horizontal organizers, while the horizontal organizers are configured to accommodate cables of jumper cords connecting the ports of the patch panels and LAN switches directly adjacent to the same horizontal organizer, vertical organizers are additionally installed, made with the possibility of placing the cables of the patch cords connecting the ports of the patch panels and LAN switches in the extreme vertical rows of the switching field.