Гизатуллин монография 1

рованная витая пара (Unshielded Twisted Pair – UTP); экраниро-

ванная витая пара (Shielded Twisted Pair – STP); фольгированная витая пара (Foiled Twisted Pair – FTP); оптоволоконный кабель

(Fiber Optic Cable – FOC).

В табл. 1.5 приведено рекомендуемое решение относительно применения тех или иных сред передачи в зависимости от конкретных приложений. В соответствии со стандартами определены категории характеристик кабельных систем (табл. 1.6) [3].

Более 90 % кабелей СКС приходится на горизонтальную подсистему, где преобладает локальная сеть СВТ. Среда передачи горизонтальной подсистемы – кабели не ниже категории 5. Чтобы продлить срок службы без модификаций, горизонтальная подсис-

21

тема СКС должна обеспечить избыточность, резерв параметров. Кабели горизонтальной подсистемы максимально интегрированы в инфраструктуру здания.

По данным Европейской организации The Building Services and Dataquest Europe Ltd распределение различных типов витой пары в качестве СКС зданий выглядит следующим образом (табл. 1.7) [163, 164]. По некоторым данным [164, 165], в России процент использования неэкранированной витой пары достигает 90 %. В целом же по всему миру доля кабелей с медной проводков составляют 84 % и среди них 82 % составляет неэкранированная витая пара.

Таблица 1.7

Использование различных типов витой пары в некоторых странах Европы

Другой, не менее масштабной, чем СКС является система электропитания здания, и в частности СВТ, которая включает: систему общего электроснабжения; система интеллектуального освещения; система гарантированного электроснабжения; система электропитания высокотехнологического оборудования; система заземления; система контроля и управления основными энергетическими показателями. В целом, все системы электропитания состоят из трех основных элементов: непосредственно силовая кабельная часть, заканчивающаяся электрическими розетками соответствующей мощности; вводно-распределительные устройства и автоматы, делящие всех пользователей на секции и группы потребителей; микроконтроллеры и датчики напряжения и тока, позво-

22

ляющие в активном режиме определять нагрузку в электросети и качество энергии. Как и СКС слаботочных систем, кабельная часть системы электроснабжения зданий является наиболее масштабным, с точки зрения размеров и открытым, с точки зрения возможного физического доступа. Поэтому с точки зрения помехоустойчивости, кабельная часть системы электропитания здания является одним из вероятных приемников и переносчиков электромагнитных помех к современным СВТ [147].

Что касается испытаний различных подсистем здания на обеспечение помехоустойчивости разработан стандарт ГОСТ Р 52507-2005 «Совместимость технических средств электромагнитная. Электронные системы управления жилых помещений и зданий» [166]. Настоящий стандарт распространяется на электронные системы управления жилых помещений и зданий, выполняющие функции управления, контроля и передачи информации, включающие распределенные в жилых помещениях или в зданиях электронные устройства (контроллеры, датчики, сенсоры, исполнительные механизмы, блоки связи, блоки питания, блоки доступа к сети и др.) и физическую среду передачи сигналов, в качестве которой могут применяться кабельные линии, радиолинии, волоконно-оптические и инфракрасные линии. В соответствие с данным документом предусмотрены следующие типы испытаний электронных систем (табл. 1.8).

23

Окончание табл. 1.8

1.2. Проблема помехоустойчивости средств вычислительной техники внутри зданий

при широкополосных электромагнитных воздействиях

При рассмотрении проблемы обеспечения ЭМС, в частности помехоустойчивости СВТ внутри зданий при широкополосных электромагнитных воздействиях, можно выделить ряд наиболее важных аспектов данной проблемы (рис. 1.5).

24

Рис. 1.5. Аспекты обеспечения помехоустойчивости

Законодательство по ЭМС, в настоящее время, в быстром развитии, что связано со стремлением к гармонизации, особенно из-за появившихся сейчас многочисленных новых направлений в ЭМС [3, 101, 170]. На международном уровне стандартизацией всей электротехники в широких границах, а также стандартизацией ЭМС занимается Международная электротехническая комиссия (МЭК). Внутри МЭК вопросами ЭМС занимаются преимущественно CISPR (Международный специальный комитет по радиопомехам). Разрабатываемые CISPR при международном участии рекомендации или нормы создают общую предметную основу для национальных стандартов стран-участниц. Характерная особенность данных направлений – их комплексность, которая заключается в том, что проблема обеспечения ЭМС проникает во все существующие разделы электроники, устанавливает взаимосвязь между ними. Она включает множество направлений, на которые расчленяется проблема и вокруг которых концентрируются научные материалы. Графическая интерпретация таких направлений представлена на рис. 1.6, где показаны их связи с проблемой ЭМС. В данных направлениях выявление источников и определение параметров электромагнитной помехи – совместная задача теоретического анализа и практики обеспечения помехоустойчивости. Кроме того, к теории относятся: изучение и моделирование непреднамеренных и преднамеренных электромагнитных помех, их классификация и статистический анализ; изучение источников и путей распространения электро-

25

магнитных помех, а также особенности их влияния на полезные сигналы; разработка методов измерений и принципов нормирования допустимых уровней. К практике относятся обнаружение источников и путей распространения, разработка и реализация требований к их нормированию, сбор информации о типах и характеристиках электромагнитных помех, проведение измерений и экспериментальных исследований.

Рис. 1.6. Современное состояние проблемы обеспечения ЭМС СВТ

Особое значение в обеспечении помехоустойчивости, особенно на ранних стадиях разработки СВТ внутри зданий, приобретает знание электромагнитной обстановки, создаваемой источни-

26

ками электромагнитных помех. Общая классификация источников внешних электромагнитных воздействий представлена в работах различных исследователей [6] и укрупнено может быть представлена в следующем виде (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Классификация источников электромагнитных помех

влиниях связи СВТ

Взависимости от вида и характера источников электромагнитного поля, они подразделяются на два класса: естественного

иискусственного происхождения. Электромагнитные поля искусственного происхождения возникают в процессе человеческой деятельности. Электромагнитные поля естественного происхождения не связаны с процессами жизнедеятельности человека и существуют не зависимо от них. Электромагнитные поля искусственного происхождения, в свою очередь, делятся на непреднамеренные

ипреднамеренные. Непреднамеренные электромагнитные поля, создающие помехи, возникают в процессе использования человеком различного рода функциональных устройств, но генерация электромагнитных полей не входит в их назначение. Преднамеренные электромагнитные поля, создающие помехи, создаются искусственно с целью ухудшения функционирования или вывода из строя

27

исследованиях [173 – 176]. Действие помех этого класса на рецепторы проявляется в большинстве случаев в виде колебательного процесса, характеристики которых зависят от типа конкретного устройства (высоковольтная линия электропередачи [177], контактная сеть железных дорог, электросварочный аппарат и т.п.). Также, по своим прямым предназначениям, данные источники, как правило, располагаются в достаточно большом расстоянии от СВТ внутри здания.

Рис. 1.9. Спектральная плотность и частотный спектр основных источников широкополосных электромагнитных воздействий

Формулировка проблемы обеспечения помехоустойчивости СВТ с учетом электромагнитной обстановки внутри здания, где они установлены, позволяет выделить пути воздействии широкополосных источников (рис. 1.10).

Электромагнитные помехи на информационных входах цифровых элементов СВТ появляются после преобразования энергии широкополосного электромагнитного воздействия линиями связи. Основными типами линий связи в рамках здания являются: СКС слаботочных систем; кабели системы электропитания; межсоединения функциональных узлов современных СВТ. В последнем слу-

29

чае, функциональные узлы современных цифровых СВТ преимущественно реализуются на основе МПП (рис. 1.11).

Рис. 1.10. Основные пути воздействия широкополосных источников на СВТ внутри зданий

Рис. 1.11. Широкополосные электромагнитные воздействия на СВТ внутри зданий

30