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

  

СКС категории 6: за и против

А. А. Воловодов

Как показывает практика, обеспечение длительного срока службы структурированных кабельных систем (СКС) — сложная и многоплановая задача. Cегодня выбор СКС определяется не столько престижностью производителя, сколько уровнем знаний заказчиков, проектировщиков и системных интеграторов.

Стандарт “Телекоммуникационные кабельные системы для коммерческих зданий” TIA/EIA-568A незыблемые позиции сохранял всего пару лет, затем возникла потребность в разработке стандарта для более скоростных кабельных систем.

Повторение истории

В начале 90-х годов появились стандарты, которые узаконили применение недорогих и практичных четырехпарных кабелей типа витая пара в качестве универсальной среды передачи речи и данных. Основанные на принципах открытых систем и призванные обеспечить не менее чем десятилетний срок службы, они решили острую и весьма дорогостоящую проблему совместимости частных систем.

Системы категории 3 обеспечивали скорости передачи данных для существующих приложений, равные 10 Мбит/с. Для компьютеров с процессорами типа 8088 и 80286 и тактовой частотой 8—16 МГц такая производительность абонентских линий была вполне достаточной.

Наконец, в 1995 г. была принята новая редакция стандарта, включавшая СКС категории 5. С точки зрения инвестиций цены на элементы систем категорий 5 и 3 различались ненамного, а с учетом трудозатрат на проектирование и монтаж разница и вовсе становилась несущественной.

Затем в развитии кабельных систем и высокоскоростных приложений последовало двух-трехлетнее затишье, которое сменилось началом разработки СКС категорий 6 и 7 и утверждением спецификаций для СКС категории 5е1. В 1999 г., через четыре года после принятия стандарта на системы категории 5, они оказались в том же положении, в каком в 1995 г. пребывали системы категории 3. Тогда (как и сейчас) осуществлялся повсеместный перевод абонентских каналов на приложения, которые полностью используют ресурсы среды передачи. В середине 90-х годов были разработаны стандарты для ATM 155. В конце же десятилетия реальной стала технология Gigabit Ethernet. Системы вышли на максимум своих возможностей.

Ограничения СКС категории 5

Почему же выбор СКС категории 5 сегодня может оказаться неудовлетворительным?

Во-первых, потому, что мощность и производительность персональных компьютеров увеличились на несколько порядков, а скорость передачи данных в сетях — в десятки раз. Во-вторых, из-за того, что СКС категории 5 не гарантируют работу приложений класса D для всех случаев. Для канала максимальной длины на частоте 80 МГц стандарт TIA/EIA-568A предусматривает отношение сигнал/шум, равное всего 8 дБ. Для нормальной же работы протокола ATM 155 на данной частоте (точнее, на частоте 77,76 МГц) это отношение должно составлять 16 дБ, а для протокола 100Base-TX (Fast Ethernet) — 17 дБ. Данная проблема не проявляется в полной мере только благодаря тому, что большинство каналов имеют ограниченную длину и лучшие по сравнению со стандартными значения их параметров для пар, обеспечивающих работу упомянутых протоколов. Следует также учитывать появление приложений более высокого класса. Разработчики технологии Gigabit Ethernet предпринимают максимум усилий, чтобы буквально втиснуть ее в параметры СКС категории 52. Тем не менее для гарантированной работы протокола Gigabit Ethernet необходимо устанавливать СКС категории 5е, расширенный перечень параметров которой будет вот-вот принят. Это позволит ресертифицировать уже проложенные каналы для использования под гигабитовые приложения. В такой ситуации для новых СКС целесообразно выбирать более производительные системы.

Однако заметим, что СКС категории 5е имеют весьма небольшой резерв параметров по сравнению с СКС категории 5. Что касается расширения частотного и динамического диапазонов, то переход от категории 5 к категории 5е является менее значительным шагом вперед, чем в свое время переход от категории 3 к категории 4. Максимальная частота полосы пропускания увеличилась со 100 до 125 МГц и с 16 до 20 МГц соответственно, или на 20 и 25%. Категория 4 давала улучшение параметра NEXT на 5 дБ, а категория 5е — всего на 4 дБ. Через два года после принятия стандарта о категории 4 забыли. Причина? Несущественное улучшение параметров и появление стандарта категории 5, обеспечившего пятикратное расширение частотного диапазона.

Не случится ли то же самое с категорией 5е, как только будут решены проблемы совместимости СКС категории 6? И через три—пять лет не обнаружат ли заказчики, выбравшие гигабитовые системы, что СКС категории 5е морально устарели?

Мюнхенский дебют

В сентябре 1997 г. в Мюнхене Международная организация стандартизации (ISO) одобрила проекты стандартов новых кабельных систем: категории 6 (класса E) с диапазоном частот до 200 МГц и категории 7 (класса F) с диапазоном частот до 600 МГц.

В обеих системах предусматривается использование четырехпарных кабелей с волновым сопротивлением 100 Ом. Для категории 6 это неэкранированная (UTP) и экранированная фольгой (FTP) витые пары со стандартными разъемами типа RJ-45, а для категории 7 — защищенная витая пара (STP) с экранами для каждой пары и общим экраном для всех пар. Следует заметить, что в настоящее время используется лишь двухпарный вариант таких кабелей, а разработка четырехпарных разъемов категории 7 до сих пор пребывает в концептуальном состоянии.

Как и в случае со стандартом категории 5, разработка стандартов для категорий 6 и 7 опережает разработку прикладных протоколов соответствующего класса. Поэтому после Мюнхена разработчики новых стандартов, учтя ошибки прошлого, стали координировать свою работу с членами Комитета 802 IEEE (Институт инженеров по электронике и электротехнике), разрабатывающего новые приложения.

Токийские поправки

В мае 1998 г. участники встречи в Токио пересмотрели ранее принятые параметры категории 6 с учетом предложений Комитета 802 IEEE, касающихся получения требуемого отношения сигнал/шум для всего диапазона частот, и особенно для его верхнего предела. Коэффициент ошибок цифровой передачи тем меньше, чем больше уровень сигнала превышает уровень шума. Усложнив процесс обработки сигналов на сетевых платах, можно понизить требуемое отношение сигнал/шум. Первоначально разработчики собирались расширить рабочую полосу частот до 200 МГц — преимущественно за счет уменьшения наводок. Однако в Токио было принято решение улучшить параметры канала также и за счет уменьшения затухания, что дает ряд преимуществ:

· Уменьшение затухания на 3 дБ на частоте 200 МГц облегчает конструирование активного оборудования.

· Увеличение уровня сигнала дает возможность ввести больше уровней кодирования сигналов и удлинить канал для низкоскоростных приложений, а также улучшить устойчивость к внешним шумам.

· Ослабление требований по параметру NEXT облегчает решение проблемы совместимости СКС категорий 5 и 6.

Мехико: акцент на совместимость

На встрече, прошедшей в пригороде Мехико 25—29 января 1999 г., были согласованы параметры кабелей и разъемов категории 6. Они были определены до частоты 250 МГц, хотя верхняя граница диапазона осталась прежней — 200 МГц. На этой частоте отношение “сигнал/суммарные шумы” при дуплексной передаче (PS ACR — Power Sum Attenuation to Crosstalk Ratio) равно 0 дБ, т. е. мощности сигнала и шума равны.

Как и в случае с категорией 5е, число параметров для категории 6 тоже увеличилось. К параметрам, характеризующим качество дуплексной передачи сигналов (PS ACR), были добавлены возвратные потери (Return Loss), отношение затухания к суммарным наводкам однонаправленной передачи (PS ELFEXT), задержка (delay) и фазовый сдвиг (skew).

Теперь все эти характеристики необходимо учитывать для приложений, в которых используются все четыре пары при передаче сигналов в обоих направлениях одновременно. После модификации СКС категории 5 измерение их характеристик на соответствие данным параметрам станет обязательным условием ресертификации уже установленных и сертификации новых кабелей.

По сравнению с каналом категории 5/класса D затухание на частоте 100 МГц снижено на 3 дБ, а наводки NEXT — на 13 дБ (при длине канала 100 м). Возвратные потери снижены на 3 дБ, отношение затухание/наводки однонаправленной передачи (ELFEXT) возросло на 6 дБ. Баланс наводок достигается на частоте 55 МГц. Для сравнения: в проекте стандарта для категории 5е определяется существенно более низкая частота баланса — около 5 МГц. Применение различных методов компенсации наводок в элементах категорий 5е и 6 — одна из причин их несовместимости.

Следует различать совместимость категорий кабельных систем и совместимость отдельных их элементов. В первом случае это означает возможность построения канала из элементов разных категорий, что важно для тех пользователей, которые в расчете на длительный срок эксплуатации СКС уже сейчас решили установить кабельную систему категории 6. Дело в том, что приложения класса E с гигабитовыми скоростями передачи данных появятся не ранее первого десятилетия XXI в. Пройдет еще какое-то время, прежде чем они станут абонентскими. Следовательно, в течение ряда лет система будет использоваться для приложений классов D (Fast Ethernet, ATM 155) и DE (Gigabit Ethernet). Чтобы снизить эксплуатационные расходы при работе низкоскоростных приложений, пользователи могут применять, например, менее дорогие соединительные кабели категории 5.

Однако редакция стандарта категории 6, обсуждавшаяся на встрече в Мехико, не гарантирует совместимость кабелей разных категорий — более того, не все производители обеспечивают совместимость собственных систем разных категорий. Это означает, что в базовой линии категории 6, дополненной соединительными шнурами категории 5, приложения класса D не будут работать. Данная проблема не относится к совместимости разъемов, которая означает механическое соединение штекера с гнездом и электрический контакт соответствующих проводников.

Еще более проблематична совместимость отдельных элементов, означающая возможность построения базовых линий на кабелях и разъемах разных производителей. Трудность здесь заключается в том, что производители элементов категории 6 по-разному обеспечивают компенсацию разбалансировки, возникающую из-за расплетения различных витых пар. Снижение суммарных наводок линии достигается компромиссом компенсации наводок NEXT и FEXT. Кроме того, каждый тип разъема имеет свой уровень баланса NEXT и FEXT, что зависит от формы и размеров коннектора и взаимного расположения расплетенных витых пар.

Совместимость элементов остается главной нерешенной проблемой стандартизации категории 6. Без этого стандарт нельзя считать открытым, а систему — структурированной. Представители IEEE серьезно обеспокоены данной проблемой, поскольку она напрямую затрагивает интересы производителей активного оборудования. Ведь не исключено, что им придется устанавливать на сетевых платах устройств класса Е гнездовые разъемы, по-разному осуществляющие компенсацию перекрестных наводок.

Участники Комитета по стандартизации IEEE полагают, что совместимость всех элементов нельзя обеспечить без существенного изменения требований для категории 6. Более того, некоторые из них считают, что “гарантировать совместимость элементов разных производителей не удастся вовсе”.

Еще один фактор, сдерживающий прогресс в этой области, — отсутствие приложений класса Е и нежелание руководства IEEE заниматься их разработкой до тех пор, пока они не потребуются рынку.

Аргументы в пользу категории 6

Сегодня, как и прежде, заказчик выбирает системы в расчете на то, что будет эксплуатировать их 10—20 лет. Возможности выбора сейчас существенно шире, чему способствуют:

· накопление опыта внедрения новых технологий СКС;

· существенное углубление знаний заказчиков, улучшение качества проектирования и монтажа систем;

· повышение культуры администрирования и эксплуатации сетей;

· сокращение разрыва между разработкой кабельных систем разных категорий и приложений соответствующих классов;

· появление компенсации электропроводных систем с более широкой полосой частот;

· наличие статистики об увеличении скорости передачи данных в локальных сетях;

· согласование основных параметров СКС категорий 5е и 6;

· разработка полевых тестеров, способных измерять параметры СКС вплоть до частоты 350 МГц.

Осталось проработать только некоторые детали и решить проблему совместимости для категории 6.

Выбор типа системы в первую очередь зависит от того, какие приложения появятся в ближайшее время. По оптимистичным прогнозам, Gigabit Ethernet по витой паре на абонентских каналах начнет использоваться повсеместно не ранее 2002 г.

В настоящее время из-за высокой стоимости оборудование Gigabit Ethernet с максимальной эффективностью применяют преимущественно на магистралях и для соединения активного сетевого оборудования и серверов.

Известно, что стоимость решений Gigabit Ethernet на абонентских каналах превышает стоимость решений Fast Ethernet в три-четыре раза. На самом деле это не так уж и плохо, если учесть десятикратное увеличение производительности. Риск, связанный с проблемой совместимости, может быть сведен к минимуму, если поставщик СКС предоставит соответствующую гарантию. Следовательно, проблема выбора типа системы сводится к тому, считают ли заказчики скорость 1 Гбит/с на абонентских каналах достаточной для обозримого будущего и не появится ли у них желание через несколько лет увеличить ее еще больше.

Например, английская компания ITT NS&S предлагает свои решения этой проблемы на основе неэкранированной — LanConnect 200 и экранированной системы ISCS GigaPath. Обе системы категории 5е

работают на скорости передачи данных до 1 Гбит/с, а также имеют значительный резерв отношения сигнал/шум для каналов по сравнению с предложенным в Токио значением, гарантируют работу всех существующих и разрабатываемых приложений и полную совместимость разъемов, категорий и элементов.

Самое безопасное решение при типовом проектировании систем, создаваемых компаниями, которые арендуют часть офисных зданий, — это использование открытых систем и проверенных на практике стандартов. В этом случае выбор СКС будет осуществляться с учетом срока предполагаемой аренды, возможностей расширения сети и требуемых приложений. Большинство небольших предприятий считают скорость передачи данных 10 Мбит/с в настоящее время достаточной; она их вполне устроит и в обозримом будущем.

Компания, которая одной из первых внедряет новейшие протоколы передачи и испытывает дефицит производительности каналов, нуждается в самой современной СКС. Если финансовые потери из-за недостаточного быстродействия сети существенны, то опять-таки следует выбирать самую совершенную кабельную систему. В частности, во вновь строящихся офисных зданиях целесообразно устанавливать СКС с максимальным резервом всех параметров.

Возможны и уникальные случаи. Например, когда заказчику требуется система со сроком службы 50 лет при условии, что интерьеры здания останутся без изменений. По крайней мере одно решение в этом случае уже существует — централизованная оптоволоконная система компании BICC Brand-Rex с пневматической прокладкой (продувкой) волокна. В ней гарантируется замена волокон, скажем, при переходе от многомодовых каналов к одномодовым без нарушения инфраструктуры здания.

Возможные осложнения

В настоящее время проекта стандарта категории 6 нет. Его появление ожидается в конце 1999 г. Если предположить, что он будет единогласно одобрен всеми членами рабочей группы, то его ратификация состоится не ранее второй половины 2000 г. Спецификации на категории 6 и 7 планируется включить во второе издание международного стандарта ISO/IEC 11801.

Отдельные производители СКС уже предлагают системы категории 6. Однако вопросы совместимости остаются открытыми. Вероятность того, что их удастся решить на очередной встрече участников рабочей группы ISO, намеченной на июль 1999 г., невелика.

В результате системы категории 6 пока остаются частными. Потребуется много времени и совместных усилий для того, чтобы они стали действительно открытыми.

Источники информации

Если вы выбрали СКС категории 6, то обеспечили себе запас по производительности по крайней мере на десятилетие. До принятия стандартов и решения проблем совместимости трудно сделать правильный выбор, полагаясь только на уверения производителей в преимуществах собственных систем — необходима информация от независимых специалистов и, что особенно важно, от разработчиков стандартов.

По мнению автора, наиболее полное и достоверное представление о современном состоянии и тенденциях развития СКС можно получить на курсах, где обучение удовлетворяет двум требованиям: во-первых, информация о существующих и разрабатываемых стандартах предоставляется из первых рук, т. е. организациями — разработчиками стандартов, а во-вторых, обучение проводят не зависящие от производителя учебные центры. Именно так построено обучение, например, в компании ITT NS&S, которое проводят авторизованные инструкторы на основе курсов, разработанных Майком Гилмором, участником международной, европейской и британской организаций стандартизации. Сведения о разработке новых стандартов и решениях, принимаемых на встречах участников рабочих групп, своевременно направляются в учебные центры, дистрибуторам и партнерам компании ITT NS&S.

***

В условиях, когда стандарты на СКС устаревают в течение трех—пяти лет, а вновь разрабатываемые постоянно изменяются, заказчики должны хорошо представлять себе тенденции развития этих систем.

Одна из них — улучшение их параметров и увеличение скоростей передачи данных за счет использования всех резервов витых пар, кодирования и цифровой обработки сигналов. Другая — многократное расширение частотного диапазона под протоколы, которые будут разрабатываться в будущем.

Наличие информации о том, в каком состоянии находится разработка стандартов, способствует пониманию ближайших перспектив. Овладение технологиями позволяет находить оригинальные решения и выбирать системы с максимальным резервом производительности.

Об авторе

Воловодов Александр Алексеевич,

авторизованный инструктор компании ITT NS&S

Телефон: (095) 315-3828

E-mail: alexvo@dataforce.net





  
8 '1999
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Виртуальный Госснаб для реальной экономики

локальные сети

• Устанавливаемые в стойку серверы

• СКС категории 6: за и против

• Избежать полировки наконечников оптических разъемов пока не удается

• Коаксиальный кабель: кому сухарь, а кому хлеб с маслом

• Nortel Networks: объединение на всех уровнях

• Балансировка загрузки «многозадачных» руководителей

• На заводе APC в Галвее

интернет и интрасети

• Настоящее и будущее средств разработки

• XML: эсперанто для приложений

корпоративные сети

• Как внедрить SMB в среде Unix

• Управление уровнем обслуживания с разных точек зрения

• Подключение филиала по выделенной линии. Практические советы

услуги сетей связи

• MSDSL: технология на все случаи жизни

• Маленькие и большие шлюзы IP-телефонии

• GSM on the Net: мобильность и интеграция обслуживания

• Операторы связи на рубеже столетий

системы учрежденческой связи

• Микросотовые системы стандарта Dect

защита данных

• Средства антивирусной защиты серверов

• С такими друзьями...

новые продукты

• HP для инженеров, дизайнеров и поставщиков информационных услуг; Никто не хочет класть все яйца в одну корзину; Сatalyst 2924M XL: больше портов для сетевых штормов



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