Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Разработка стандарта 10GBase-T

Крис Диминико, Ларри Коухен

Сформированная в ноябре прошлого года рабочая группа IEEE 802.3an завершает разработку первой версии (D1.0) проекта стандарта 10GBase-T. После более чем годовых обсуждений целей и технических основ этого стандарта его утверждение намечено на июль 2006 г.

“Портрет” будущего стандарта

Стандарт 10GBase-T пополнит семейство спецификаций Ethernet на физический уровень сетей, реализованных на базе кабеля из витых пар. В нем предусмотрена скорость передачи данных 10 Гбит/с, что в 10 раз выше пропускной способности сетей, соответствующих предыдущему стандарту — 1000Base-T. В своей деятельности разработчики стандарта 10GBase-T руководствуются рядом требований, предъявляемых к новой 10-Гбит/с технологии передачи данных. От их выполнения зависит успех или неуспех всего процесса разработки данного стандарта. Кроме того, эти требования (или задачи) определяют последовательность этапов разработки технических спецификаций и отражают определенные проблемы, связанные с реализацией указанной скорости передачи.

Полную версию данной статьи смотрите в 10-ом номере журнала за 2004 год.

Итак, технология 10GBase-T должна:

• обеспечивать передачу данных по медным кабельным системам (с витыми парами) классов Е и F стандарта ISO/IEC 11801 со скоростью 10 Гбит/с (на расстояние 100 м по каналу класса F или 55—100 м по каналу класса Е);

• поддерживать коэффициент битовых ошибок (Bit Error Rate — BER) на уровне 10–12;

• соответствовать требованиям по электромагнитной совместимости, описанным в спецификации CISPR/FCC Class A.

Технология 10GBase-T будет иметь много общего с технологией 1000Base-T. В новом стандарте предполагается одновременная передача данных по каждой из четырех витых пар кабеля в дуплексном режиме на скорости 2,5 Гбит/с в обоих направлениях, что дает суммарную скорость передачи 10 Гбит/с.

Проблемы разработки. Основные трудности в обеспечении передачи данных по витым парам на скорости 2,5 Гбит/с связаны с ограничениями уровня мощности передаваемого сигнала и параметров его спектра, которые определены спецификацией CISPR/FCC Class A на электромагнитную совместимость оборудования, а также с уменьшением ширины полосы пропускания кабельного канала из-за наводок (шума). Оптимально реализованная 10-Гбит/с технология должна максимально эффективно использовать доступную полосу пропускания канала (с целью увеличения уровня сигнала на входе приемника) и сводить к минимуму влияние наводок посредством их подавления.

10GBase-T и шумы. На рис. 1 показана передача данных на скорости 2,5 Гбит/с по каждой из четырех витых пар кабеля. Уровень мощности передаваемого по кабелю сигнала снижается из-за вносимых потерь. Шум от трех источников наводок на ближнем и дальнем концах (NEXT и FEXT), а также эхоси-гнал накладываются на принимаемый сигнал. Используя передовые методы обработки сигналов, приемник выделяет сигнал из шума, создаваемого вышеуказанными наводками и эхосигналом. Помимо наводок от соседних витых пар одного и того же кабеля, на передачу сигнала влияют и наводки от витых пар расположенных рядом кабелей (рис. 2), которые называются межкабельными наводками (alien crosstalk).

Отношение сигнала к шуму и линейное кодирование. Отношение сигнала к шуму на входе приемника является важнейшим показателем качества работы коммуникационного канала. Вероятность возникновения ошибок (в передаваемом потоке данных) зависит от этого отношения, а также от типа используемого линейного кодирования, которое представляет собой процесс преобразования отдельных битов в сигналы, предназначенные для передачи по коммуникационному каналу. Преобразование битов в коды (кодирование) и трансформация закодированных данных в символы повышают спектральную эффективность передачи данных.

Символы представляют собой образы закодированных битов в виде разных уровней напряжения на витых парах. При двоичной передаче, когда используются только два символа (например, 1 и 0), скорость передачи символов (сигнальная скорость, выраженная в бодах) равна скорости передачи данных, выраженной числом би-тов в секунду. В случае же применения многоуровневой модуляции соотношение этих скоростей зависит от числа уровней напряжения символа. Если, например, задействовать четыре уровня напряжения, то каждому из них можно поставить в соответствие два бита данных. При этом символьная скорость будет в два раза меньше скорости передачи данных; уменьшится и ширина спектра сигнала.

Отношение сигнала к шуму для каналов 10GBase-T. В стандарте 10GBase-T будет предусмотрено применение передовых методов цифровой обработки сигналов с целью подавления наводок между парами кабеля и эхосигнала в каждой его паре. Сетевая отрасль достигла больших успехов в деле компенсации наводок, возникающих внутри кабеля, что обеспечивает расширение полосы пропускания канала, но бороться с межкабельными наводками оказалось значительно сложнее. Для сетей 10GBase-T межкабельные наводки — основной источник шума, поэтому отношение сигнала к шуму на входе приемника с большой степенью точности можно выразить отношением уровней вносимых потерь и межкабельных наводок.

Кабельная проводка для сетей 10GBase-T

Опираясь на результаты собственных исследований, рабочая группа IEEE 802.3an выбрала экстраполированные до частоты 625 МГц параметры канала класса E в качестве отправной точки для разработки спецификаций на кабельную систему сети 10GBase-T. В проект стандарта 10GBase-T включены следующие характеристики канала класса E: вносимые и возвратные потери, NEXT, PSNEXT и ELFEXT. Спецификация ISO/IEC 11801 на кабельный канал класса E почти ничем не отличается от спецификации ANSI/TIA/EIA-568-B.2-1 на кабельный канал категории 6.

Параметры канала класса F значительно лучше параметров канала класса E (спецификация которого вошла в проект стандарта 10GBase-T), поэтому канал класса F рекомендуется использовать лишь при повышенных требованиях к кабельным линиям.

Вносимые потери. Для выполнения требования по передаче данных на максимальное расстояние от 55 до 100 м по сбалансированным кабельным каналам класса Е в проекте стандарта 10GBase-T специфицированы максимально допустимые вносимые потери в канале этого класса длиной 55 и 100 м. Это результаты экстраполяции стандартных характеристик канала класса E в более широкой полосе частот (см. таблицу).

Межкабельные наводки

Разработчики ныне действующих кабельных стандартов ISO/IEC 11801 и TIA не уделили должного внимания спецификации межкабельных наводок. Из-за отсутствия стандартных требований к их уровню рабочая группа IEEE 802.3an определила предельно допустимые значения параметра Alien NEXT (ANEXT), основываясь на предоставленных ей результатах измерения данного параметра. Эти результаты соответствуют наихудшей реализации кабельной системы.

Исходя из результатов измерения наводок в центральном кабеле жгута (рис. 3) от шести окружающих его кабелей (кабели объединены стяжками, расположенными с шагом в 76 см) была определена максимальная длина канала класса E на базе UTP-кабеля, равная 55 м. Кроме того, проводились измерения наводок между семью кабелями, помещенными в кабелепровод и заполнившими его на 40%. Такие способы размещения кабелей соответствуют сложившейся практике инсталляции кабельных систем. Уложенные в кабелепровод кабели никак не были связаны между собой. Технология 10GBase-T позволит передавать данные по каналу класса E на базе UTP-кабеля на расстояние до 55 м (или более) при высоком, но все же “разумном” уровне межкабельных наводок.

PSANEXT и отношение сигнала к шуму

Можно ожидать, что современные методы подавления шумов помогут снизить уровни эхосигнала, NEXT и FEXT внутри кабеля до пренебрежимо малых значений. Учитывая данное обстоятельство, как уже говорилось, отношение сигнала к шуму на входе приемника в линиях 10GBase-T выражается отношением уровней сигнала (или вносимых потерь) к уровню межкабельных наводок.

Суммарные межкабельные наводки на ближнем конце кабеля (PSANEXT) определяются путем сложения уровней перекрестных наводок, создаваемых каждой парой всех соседних кабелей (см. рис. 3).

Исходя из наихудших значений вносимых потерь и межкабельных наводок, максимальная длина канала класса E на базе UTP-кабеля была определена равной 55 м. Но даже при максимальных межкабельных наводках длина вышеуказанного канала может быть больше 55 м, если фактические значения вносимых потерь в нем ниже предельно допустимых значений этого параметра, определенных для канала длиной 55 м. Измерения вносимых потерь в установленных кабельных системах показывают, что их значения, как правило, ниже указанных в стандарте значений, следовательно, вполне реально устанавливать каналы длиной более 55 м.

Далее представлены формулы, по которым рассчитываются минимально допустимые значения параметра PSANEXT для каналов класса Е длиной 100 и 55 м и для канала класса F длиной 100 м. Эти формулы выведены с учетом максимальных уровней вносимых потерь (определенных для каналов указанных классов и длин) и минимально допустимого значения отношения сигнала к шуму на входе приемника.

Для канала класса Е длиной 100 м:

PSANEXT(f) = 62 – 10lg(f, МГц/100),

когда 1 МГц <=f <= 100МГц;

PSANEXT(f) = 62 – 15lg(f, МГц/100)

при 100 МГц < F <= 625 МГц.

Для канала класса Е длиной 55 м:

PSANEXT(f) = 47 – 10lg(f, МГц/100),

когда 1 МГц <= f <= 100МГц;

PSANEXT(f) = 47 – 15lg(f, МГц/100)

при 100 МГц < F <= 625 МГц.

Для канала же класса F длиной 100 м:

PSANEXT(f) = 60 – 10lg(f, МГц/100),

когда 1 МГц <= f <= 100 МГц;

PSANEXT(f) = 60 – 15lg(f, МГц/100)

при 100 МГц < F <= 625 МГц.

Максимальная длина тракта 10GBase-T зависит от уровней вносимых потерь и межкабельных наводок. Поскольку измеренные значения PSANEXT в ScTP-кабелях классов E и F выше минимально допустимых значений данного параметра, на основе указанных кабелей можно реализовывать тракты длиной 100 м. Полевые измерения PSANEXT при этом проводить не требуется. Не нужно измерять PSANEXT и для канала класса E на основе UTP-кабеля длиной до 55 м. Если же длина такого канала более 55 м, а измеренные вносимые потери в нем превышают предельно допустимые значения, определенные для канала класса E длиной 55 м, то данную инсталляцию рекомендуется протестировать и на уровень PSANEXT. Вопросы полевого тестирования установленных кабельных систем для гарантии их совместимости с протоколом 10GBase-T рассматриваются техническим комитетом TIA-TR-42 (по пользовательским телекоммуникационным инфраструктурам) совместно с рабочей группой IEEE 802.3an.

Новые проекты

Целью проекта PN-3-0134 комитета TR-42 является анализ функционирования кабельных систем категорий 5е и 6 на частотах до 625 МГц при использовании технологии 10GBase-T. Новые требования к параметрам систем категории 6 и рекомендации по их тестированию будут представлены в бюллетене TSB-155. Кроме того, полученные результаты тестирования кабельных систем категорий 5е и 6 предполагается передать в рабочую группу IEEE 802.3an. Если говорить точнее, то проектом PN-3-0134 предусматривается изучение результатов измерения характеристик передачи сигналов (по кабельным системам категорий 5е и 6) и межкабельных наводок, а также определение методов те-стирования кабельных трактов и ослабления межкабельных наводок.

Ослабление межкабельных наводок дает возможность создавать сетевые сегменты длиной более 55 м на базе UTP-кабеля класса E с максимально допустимыми вносимыми потерями. Надо сказать, что межкабельные наводки возникают как в кабелях, так и в разъемах. Уровень этих наводок уменьшается с увеличением расстояния между соседними кабелями и разъемами.

По причине широкого спектра сигналов 10GBase-T основными источниками перекрестных наводок являются соседние каналы 10GBase-T.

Вклад других источников в общий уровень шума (включая каналы 1000Base-T) должен быть небольшим, но при повышенных вносимых потерях (в витой паре) его нельзя не учитывать. Стоит отметить, что увеличение длины коммутационных шнуров способствует снижению уровня наведенного шума на входе приемника.

Возможны следующие методы ослабления межкабельных наводок:

• Отделение (один от другого) кабелей и коммутационных шнуров.

• Увеличение расстояния между портами 10GBase-T на коммутационной панели.

• Ограничение числа каналов 10GBase-T в одном жгуте или кабелепроводе.

• Замена существующих моделей разъемов на улучшенные.

Задачей другого проекта комитета TR-42 под названием “SP-3 4426: Augmented Category 6 Cabling” является разработка спецификаций на кабели и кабельные компоненты, а также методик их тестирования с целью обеспечения передачи трафика 10GBase-T на расстояние 100 м по структурированному сбалансированному медному кабельному каналу. Этим проектом предусматривается расширение полосы рабочих частот канала и введение дополнительных требований к тем, которые уже содержатся в стандарте TIA/EIA-568-B.2-1. Выработанные требования будут представлены в новой редакции стандарта TIA/EIA-568-B или в приложении к нему..


Самая детальная информация где провести корпоратив тут.




  
10 '2004
СОДЕРЖАНИЕ

бизнес

• Управление уровнями обслуживания клиентов call-центра

• Реальное производство в Голуэе

• "Коготь азиатского тигра"

инфраструктура

• Все многообразие беспроводных устройств

• Беспроводные устройства: как сделать правильный выбор

• NAS для масс

• О технологии PoE без прикрас

информационные системы

• Мигрируем с SMS 2.0 на SMS 2003

сети связи

• VoIP: все дело в повышении производительности труда

• Анализ систем VoIP

кабельные системы

• СКС категории 6 для 10-Gigabit Ethernet

• Разработка стандарта 10GBase-T

защита данных

• Надоел почтовый мусор!

• Безопасность colocation-центров

новые продукты

• Универсальная система обмена сообщениями HiPath Xpressions V3.0; Новые радиостанции Motorola; Суперсота от Nortel


• Калейдоскоп



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх