Журнал о компьютерных сетях и телекоммуникационных технологиях
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК:
    Домой
 
   
АРХИВ ЖУРНАЛА
   

2008: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2007: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2006: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2005: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2004: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2003: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2002: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2001: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2000: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1999: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1998: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1997: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1996: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


Rambler's Top100

  

Витопарные кабельные системы для сетей 10-Gigabit Ethernet

Хьюго Дрэй

Убедиться в том, что инсталлированная вами кабельная система готова для высокочастотной и высокоскоростной передачи данных, позволяет аттестационное тестирование.

Чтобы удовлетворить всё возрастающую потребность в полосе пропускания каналов связи и снижении времени отклика приложений, многие компании планируют инсталлировать сети Ethernet, способные передавать данные на скорости 10 Гбит/с. Более широкая полоса пропускания необходима прежде всего на магистральных участках и в центрах обработки данных (ЦОД). На передний план в рекламно-пропагандистских баталиях за рынки сбыта выходят сегодня экранированные кабельные системы. И все острее встает опрос о том, какую витую пару — неэкранированную или экранированную — следует выбирать и инсталлировать в современных инфраструктурах.

Институт инженеров по электротехнике и электронике США (Institute of Electrical and Electronics Engineers — IEEE; www.ieee.org) завершил и утвердил новую спецификацию стандарта Ethernet, обеспечивающую передачу данных по протоколу 10-Gigabit Ethernet (10-GE) по медножильному витопарному кабелю. Эту получившую название 10GBase-T сетевую технологию можно реализовать на основе кабельной системы как на неэкранированной (Unshielded Twisted-Pair — UTP), так и на экранированной (Shielded Twisted-Pair — STP) витой паре.

В данной статье разъясняются требования к определяемым стандартом 10GBase-T характеристикам передачи структурированных кабельных систем (СКС) на витой паре. Кроме того, мы попытаемся разобраться, есть ли сегодня смысл выбирать широко известный кабель UTP и является ли экранированный кабель обязательным решением для таких высокоскоростных приложений, как 10GBase-T?

Полную версию данной статьи смотрите в 1-ом номере журнала за 2008 год.

Требования к СКС

Чтобы добиться 10-Гбит/с скорости передачи данных по витопарному кабелю, каждая витая пара этого кабеля должна обеспечивать передачу 800 млн символов в секунду (скорость 800 Мбод). Таким образом, каждую 1,25 нс должен передаваться новый символ (под символом здесь понимается уровень напряжения). Чтобы кабельная система могла поддерживать столь высокую скорость передачи сигналов, ее параметры передачи определяются на частотах вплоть до 500 МГц. Для сравнения: стандарт на СКС категории 6 описывает характеристики передачи кабельной системы в диапазоне от 1 до 250 МГц.

Для оценки работы СКС на витой паре кабельные стандарты рекомендуют анализировать такой параметр, как отношение сигнала к шуму (Signal-to-Noise Ratio — SNR). Данный метод позволяет определить минимально возможный уровень сигнала (или максимально допустимые вносимые потери) в интересующем диапазоне частот (в нашем случае от 1 до 500 МГц) и ряд параметров помех, значения которых не могут превосходить в указанном диапазоне установленных стандартом порогов (характеристики помех определяются перекрестными наводками между витыми парами кабеля и отражениями сигнала в каждой паре, т. е. возвратными потерями).

Учитывая то, что системы 10GBase-T работают в очень высокочастотном диапазоне, необходимо измерять перекрестные наводки не только между витыми парами каждого кабельного канала (кабеля), но и между парами соседних каналов. Перекрестные наводки между витыми парами соседних кабельных каналов принято называть межкабельными наводками (alien crosstalk). Рабочие характеристики каждого индивидуального кабельного канала сертифицируются путем проведения «внутриканального» тестирования, тогда как межкабельные наводки — посредством «межканального».

Как убедиться в том, что инсталлированная СКС будет поддерживать передачу данных по протоколу 10GBase-T? Отраслевые стандарты определяют не только измеряемые параметры, но и методики тестирования кабельных систем, в ходе которых проверяется пригодность СКС для тех или иных сетевых систем (приложений). Подобная процедура тестирования называется аттестацией кабельной проводки.

Стандарты

Институт IEEE представляет собой организацию, которая разрабатывает, расширяет и поддерживает Ethernet-стандарты, реализованные в виде набора спецификаций 802.3. В ходе подготовки проекта стандарта IEEE 802.3an была определена система для передачи данных по протоколу 10-GE по витопарной кабельной проводке. Этот проект охватывает все аспекты реализации сети, включая минимальную пропускную способность кабельного канала между передающим и принимающим устройствами. Институт IEEE фокусирует внимание на характеристиках передачи сквозного кабельного канала независимо от числа соединений и другой кабельной специфики. Разработка стандарта IEEE 802.3an (10GBase-T) завершилась в июне 2006 г., после чего он был одобрен соответствующим комитетом института.

В настоящее время, работая над поддержкой технологии 10GBase-T, кабельная индустрия предпринимает действия сразу в двух направлениях:

• составляются рекомендации по обеспечению соответствия существующей кабельной проводки требованиям стандарта 10GBase-T;

• разрабатывается новый кабельный стандарт, который должен гарантировать лучше характери-стики передачи, чем СКС категории 6; в данном случае речь идет о расширенной категории 6 (категория 6А) или расширенном классе Е (класс ЕА, согласно классификации организа-ции ISO).

Ведущим органом стандартизации кабельных систем для сетей передачи данных в Северной Америке является Ассоциация телекоммуникационной промышленности США (Telecommunication Industry Association — TIA; www.tiaonline.org). Между тем организация ISO разрабатывает, публикует и поддерживает стандарты для международного рынка. И TIA, и ISO активно работают по обоим указанным выше направлениям.

Ассоциация TIA опубликовала документ под названием Telecommunications Systems Bulletin 155 (TSB-155), содержащий рекомендации и предельные значения характеристик передачи, с помощью которых можно оценить любую кабельную систему на предмет ее соответствия требованиям стандарта 10GBase-T. Рекомендации документа TSB-155 относятся как к внутриканальным характеристикам передачи (тестовым параметрам, определяющим работу индивидуального кабельного канала в диапазоне частот 1–500 МГц), так и к межканальным (межкабельным наводкам). Соответствующий TIA TSB-155 документ организации ISO носит название Technical Report (TR) 24750. Хотя в этих документах не прописана разработка кабельной системы какой-либо специальной категории или класса, соответствовать установленным в них требованиям смогут лишь системы с характеристиками не ниже уровня категории 6 или класса Е.

Как TIA, так и ISO разрабатывают новый тип кабельной системы — расширенной категории 6 (категории 6А) или расширенного класса Е (класса ЕА). Его тестовые внутриканальные и межканальные параметры передачи определяются в 500-МГц диапазоне. Хотя работа комитетов по стандартизации в части определения расширенных кабельных систем еще не завершена, многие производители уже предлагают на рынке свои решения категории 6А (класса ЕА). Ассоциация TIA продвинулась в плане разработки нового стандарта несколько дальше, чем организация ISO, и разработанная ею спецификация будет опубликована в качестве Дополнения 10 к стандарту TIA 568-B.2 (TIA-568-B.2-10).

Важным аргументом в пользу разработки новой кабельной системы является тот факт, что СКС категории 6 может и не соответствовать требованиям, предъявленным 10-гигабитовыми си-стемами к межканальным характеристикам (межкабельным наводкам), особенно на длинных каналах. В бюллетене TSB-155 оговаривается, что система категории 6 должна удовлетворительно работать в 10-гигабитовых каналах протяженностью до 37 м и может работать в каналах протяженностью до 55 м. Но использование технологии 10GBase-T на канале СКС категории 6 протяженностью свыше 55 м может потребовать некоторых дополнительных действий по ослаблению межкабельных наводок.

В реальных инсталляциях межкабельные наводки СКС категории 6 зависят от многих факторов. Лучшее, что мы можем вам посоветовать, — это протестировать межкабельные наводки инсталлированной СКС категории 6 до развертывания сети 10GBase-T. Если ваши каналы соответствуют требованиям документа TSB-155, то они будут поддерживать и технологию 10GBase-T. Одна из целевых задач разработки СКС категории 6А состоит в том, чтобы обеспечить ее соответствие требованиям стандарта 10GBase-T к межкабельным наводкам для горизонтального канала максимально допустимой длины (100 м).

Инсталляция СКС с нуля

Новую кабельную инсталляцию следует рассматривать как долговременную инвестицию. Электронные устройства обычно заменяются по нескольку раз на протяжении срока эксплуатации кабельной системы. Замена же кабельной системы является куда более разрушительным и дорогостоящим мероприятием, чем замена сетевых устройств, вроде коммутаторов и маршрутизаторов. Поэтому вам следует инсталлировать наилучшую с точки зрения периода окупаемости инвестиций кабельную систему. Для вновь возводимых ЦОДов наиболее предпочтительной является кабельная система категории 6А.

Как упоминалось ранее, большое внимание на рынке СКС категории 6А уделяется сегодня экранированным системам. Новые стандарты не отдают предпочтения кабелям UTP над кабелями STP — они лишь устанавливают ограничения на внутриканальные и межканальные характеристики передачи.

Мы были свидетелями тестирования многих кабельных инсталляций UTP, которые полностью соответствуют требованиям проекта стандарта на СКС категории 6А. Защитный экран из фольги экранированных витопарных кабелей обеспечивает улучшенную защиту от электромагнитных помех (Electromagnetic Interference — EMI) и снижает перекрестные наводки между витыми парами соседних кабельных каналов. Будучи правильно инсталлированной, кабельная система на основе экранированного витопарного кабеля должна обеспечивать более высокие запасы по межкабельным наводкам.

В связи с этим возникает один интересный вопрос: будет ли кабельная система с очень высоким запасом по межкабельным наводкам (скажем, 15 дБ) выполнять повседневные сетевые операции лучше, чем кабельная система с относительно небольшим запасом (например, 5 дБ)? Мы полагаем, что нет. Разница будет практически незаметной. По существу, приемлемый запас в несколько децибелов по отношению к минимальным требованиям стандарта защищает сетевой трафик от случайных электромагнитных наводок, которые, несомненно, могут иметь место. Кроме того, следует помнить о том, что логарифмическая шкала в децибелах является нелинейной. Так, запас по межкабельным наводкам, равный 6 дБ, означает, что на «наихудшей» частоте измеренный уровень межкабельных наводок вдвое меньше максимально допустимого их уровня.

Неэкранированные СКС

По сравнению с разнообразными экранированными системами СКС на основе кабелей UTP по-прежнему остаются более экономичными. Однако, хотя инсталляторы Северной Америки и хорошо знакомы с неэкранированными кабелями, при использовании кабелей категории 6A они могут столкнуться с некоторыми новыми проблемами.

Многие UTP-кабели категории 6A в сопоставлении их с другими типами кабеля UTP имеют больший наружный диаметр, и при их использовании плотность монтажа в коммутационных панелях уменьшается. Благодаря большему наружному диаметру кабеля увеличивается расстояние между витыми парами соседних кабелей, что снижает межканальные наводки. Однако больший диаметр кабеля приводит к снижению коэффициента заполнения кабельных каналов. Увеличение диаметра кабеля на 0,1 дюйма (с 0,25 до 0,35 дюйма) приводит к 21%-ному росту занимаемого кабелем объема кабелепровода. Кроме того, это усложняет изгибание кабельных связок и проведение других манипуляций с ними. Если вы решите использовать кабель UTP категории 6А увеличенного диаметра, убедитесь, что конфигурация ваших кабелепроводов, размеры кабельных каналов и конструкция подвесных лотков обеспечат укладку нужного числа кабелей выбранного типа.

Межкабельные наводки на ближнем конце линии (Alien Near-End Crosstalk — ANEXT) зависят от характеристик таких «ближних» компонентов, как коммутационные шнуры, панели и организаторы кабельной проводки монтажных стоек. Чтобы уменьшить проблемы с наводками ANEXT в инсталляциях UTP, коммутационные панели категории 6А конструируются с учетом более низкой плотности кабельных подключений, что достигается благодаря более разреженной установке гнездовых разъемов на панели.

Наводки ANEXT для кабельной проводки UTP можно снизить за счет специальных приемов объединения кабелей и их прокладки в организаторах монтажных стоек. Поможет менее тугое связывание кабелей в жгуты и размещение кабельных стяжек или хомутов с увеличенным интервалом. Кроме того, более предпочтительными являются кабельные жгуты с меньшим числом кабелей: с такими жгутами проще обращаться, и они требуют меньше времени на проведение тестирования межкабельных наводок.

Экранированные СКС

Важно отметить, что на рынке имеются разные типы экранированных кабелей. В наиболее распространенной конструкции экранированного кабеля все четыре витые пары защищены общим экраном из металлической фольги. Этот тип кабеля обычно обозначался FTP (Foiled Twisted-Pair) или ScTP (Screened Twisted-Pair), однако сегодня его часто обозначают как F/UTP (Foiled/Unshielded Twisted-Pair) или S/UTP (Screened/Unshielded Twisted-Pair). Альтернативной является конструкция, в которой каждая индивидуальная витая пара защищена экраном из фольги. Кабели категории 7 имеют экран из фольги вокруг каждой витой пары плюс общий экран из фольги вокруг всех четырех индивидуально экранированных витых пар и, наконец, экранирующую оплетку из тонкой проволоки поверх наружного слоя фольги. Эта конструкция кабеля обозначается как SSTP (Shielded Screened Twisted-Pair). Гибкость и управляемость кабеля SSTP заметно уступает соответствующим характеристикам кабеля UTP.

Наличие экрана из фольги весьма эффективный способ предотвращения наведения высокочастотных помех между витыми парами соседних кабелей. Хорошее балансирование кабеля обеспечивает великолепную помехоустойчивость по отношению к более низкочастотным сигналам. Но, чтобы в полной мере реализовать преимущества экранированного кабеля, необходимо строгое выполнение очень важных инсталляционных правил: экран должен окружать витую пару кабеля от одного ее конца до другого и быть правильно заземлен.

Необходимо, чтобы экран сохранял свою целостность на протяжении всей длины кабеля и полностью окружал не только кабель, но и все соединительные компоненты. Кроме того, следует избегать расщепления экрана в результате резкого изгиба кабеля. Поскольку экран — это не что иное, как обернутая вокруг кабеля лента из алюминиевой фольги, то в случае слишком маленького радиуса изгиба кабеля ленты могут разъехаться, снижая, таким образом, эффективность экранирования и соответственно защиты от межкабельных наводок.

Экран должен быть заземлен на обоих концах канала. Считается, что если экран заземлен только на одном конце канала, то эффективность его экранирования снижается до 90% от исходной. Хотя такой экран продолжает защищать витые пары от многих внешних высокочастотных помех, на некоторых частотах разомкнутый экран может приводить к возникновению резонанса паразитного контура. В условиях резонанса повышается вероятность того, что на определенных частотах на информационную витую пару будут наводиться значительные межкабельные наводки со стороны соседних каналов. Полевое аттестационное тестирование может зарегистрировать на этих частотах очень низкие запасы по межкабельным наводкам.

При заземлении экрана на обоих концах канала важно, чтобы потенциал земли в обеих точках был приблизительно одинаковым, — чтобы исключить возникновение контурных токов в заземляющем контуре. Стандартом TIA-607 на заземление и электрическое соединение телекоммуникационных систем допускается максимальная разница потенциалов заземления между обоими концами канала, равная 1 В действующего напряжения (1 Vrms). Телекоммуникационная система должна быть заземлена во всех надлежащих точках в соответствии с требованиями TIA-607, а электрическая система — с учетом правил Национального электрического кодекса (National Electrical Code) США и других нормативных актов, выпущенных местными органами власти.

Чтобы убедиться в том, что разница потенциалов земли между концами защитного экрана кабеля соответствует вышеуказанным требованиям стандарта TIA-607, необходимо произвести замеры разности потенциалов. Соедините с шиной заземления один конец экрана и, используя работающий в диапазоне частот от 100 кГц и выше цифровой вольтметр, замерьте переменное напряжение между экраном и шиной заземления на другом его конце.

Существенную роль в сохранении эффективности и защитных свойств экранированных СКС играют характеристики кабельной системы в пределах коммутационной панели или вблизи нее. Качество инсталляции кабельной системы во многом определяется мастерством и опытом инсталляторов. Для проверки этого качества необходимо провести аттестацию кабельной системы на объекте.

При использовании средств подачи электропитания по кабелю Ethernet (Power over Ethernet — PoE) может потребоваться дополнительное тестирование экранированного кабеля, поскольку экранирование обычно уменьшает теплоотдачу последнего, что повышает его температуру и приводит к росту возвратных потерь и снижению срока эксплуатации кабеля. Предлагаемый стандарт IEEE 802.3at, увеличивающий максимальную потребляемую устройством PoE мощность с 13 до 30 Вт, делает эту проблему более критичной. Хотя указанный стандарт установит ограничения на максимальную температуру неэкранированного кабеля, речи об экранированном кабеле в нем не идет.

Учитывая то, что технология PoE используется в ЦОДах довольно редко, эта потенциальная проблема пока что обходит экранированные кабельные системы ЦОДов стороной. Если электропитание PoE все же подается по экранированному кабелю, то, чтобы оценить, где может произойти тепловое разрушение кабеля, его следует периодически тестировать на возвратные потери.

О необходимости тестирования

Итак, можно предположить, что с использованием в будущем еще более скоростных сетевых приложений требования относительно межкабельных наводок будут ужесточаться. Значительно снижая эти наводки, экранированные кабельные системы все больше привлекают к себе внимание рынка. Правильно выполненное экранирование СКС увеличивает невосприимчивость последних к электромагнитным помехам вообще и к межкабельным наводкам в частности.

Аттестационное тестирование всегда было одним из важных этапов внедрения кабельной системы. Если же вы заинтересованы в развертывании сети 10GBase-T поверх уже инсталлированной кабельной системы на витопарном кабеле, то важность такого тестирования многократно возрастает. Аттестация новой кабельной системы категории 6А/класса ЕА, как неэкранированной, так и экранированной, позволяет гарантировать, что она способна поддерживать 10GBase-T и более скоростные сети. Внутриканальному тестированию должны подвергаться все 100% кабельных каналов, тогда как межканальные тесты (на межкабельные наводки) достаточно проводить лишь для выбранного числа целевых (принимающих наводку) кабелей..

  
1 '2008
СОДЕРЖАНИЕ

инфраструктура

• ИБП для ЦОДов: технические решения

• Архитектура DASH совершенствует удаленное управление ПК

• Оптические иллюзии, или HD-DVD против Blu-ray

• Технологические решения для резервного копирования данных

• Ох, уж эти устройства Wi-Fi!

сети связи

• Carrier Ethernet

• Нет ничего проще: нажми и говори

• Особенности разработки инфокоммуникационных услуг на языке VoiceXML

информационные системы

• Продукты для SOA

• Мобильные приложения вступают в свои права

• Zenoss Core, или Искусство системного управления

• Тестируем продукты автоматизации ИТ-процессов

кабельные системы

• Витопарные кабельные системы для сетей 10-Gigabit Ethernet

• Интегрированные модули: альтернативное кабельное решение для ЦОДов

защита данных

• Безопасность — цель труднодостижимая


• Калейдоскоп


Реклама:
 Copyright © 1996-2008 ООО "Сети и Системы Связи". вверх