Самая широкополосная проводка
Давид Гальперович
Основная распределительная система офисных зданий базируется на четырехпарных кабелях, в то время как аналогичные функции в жилых зданиях выполняет проводка из коаксиальных кабелей. За последнее время пропускная способность обеих кабельных систем увеличилась в десятки раз, и они стали обслуживать намного больше различных приложений.
До недавних пор по витой паре в офисе распределялись лишь компьютерные данные, а по коаксиальному кабелю в жилых домах — телевидение. Теперь по каждой из этих направляющих систем передается вся необходимая информация: данные, телевидение, голос. Кроме того, они используются для формирования инфраструктуры «интеллектуального здания», т. е. по ним пересылается информация для управления системами пожаротушения, вентиляции и кондиционирования, охраны, освещения и другого оборудования зданий.
Предметом данной статьи являются распределительные системы как для офисных зданий, так и для жилых домов с максимальной на сегодняшний день широкополоспостью.
Четырехпарная проводка для 10 гбит/с
Передача трафика со скоростью ю Гбит/с по оптическим кабелям стала возможной еще несколько лет назад. Позднее перед информационным сообществом встала задача передать такой же поток по кабелю из, витых пар. Над этой проблемой трудится множество организаций, в частности IEEE, к ее решению подключились и EIA/T1A, и ISO/IEC. Они проводят совместные исследования и продвигаются вперед быстрыми темпами. Основные потенциальные области применения новой технологии — центры обработки данных и сервисные центры. В перспективе также возможно ее использование в горизонтальной подсистеме локальной компьютерной сети.
Хотя проблема создания конкурентоспособной медной кабельной системы для поддержки скорости ю Гбит/с возникла лишь несколько лет назад, вследствие ширящегося распространения оборудования Gigabit Ethernet; в ее решении уже наметился существенный прогресс. С 2002 г. рабочая группа IEEE 802.3аn занимается стандартом ю Gigabit Ethernet (loGBaseT). В ISO/IEC с ней тесно сотрудничает рабочая группа №3 подкомитета JTC1 SC25 по кабельным системам, так что все работы по стандарту loGBaseT и по соответствующей ему медной проводке ведутся параллельно. В 2006 г. стандарты на 100BaseT и кабельную систему улучшенной Категории 6 должны выйти в свет, для чего есть все предпосылки.
Четырехпарная кабельная система бывает двух видов: экранированная и неэкранированная. В связи с тем, что в России наиболее распространена неэкранированная проводка, вначале будут рассмотрены самые широкополосные кабельные системы этого типа. Затем подробно обсуждаются последние веяния в области экранированных кабельных систем, получивших распространение в Германии и Франции.
Неэкранированные системы. Полную неэкранированную систему для поддержки скоростей loGigE пока предлагает лишь компания SYSTEMAX Solutions. В состав семейства GigaSPEED уже три года входит решение GigaSPEED XL с харакетристика-ми лучше, чем у Категории 6, а недавно добавившееся к нему решение GigaSPEED X10D позволяет передавать данные со скоростью до 10 Гбит/с по линии длиной до юо м. Неэкранированные кабельные системы GigaSPEED XL и XioD способны пропускать трафик Gigabit Ethernet и ATM с темпом 1,2 Гбит/с, а решение XioD — поток 10 Гбит/с. При разработке этих кабельных систем конструкторы руководствовались «нисходящим», действительно системным, ПОДХОДОМ — ОТ ПОЛНОГО тракта к компонентам. Сначала были определены цели в виде конкретных характеристик тракта, а затем с помощью средств моделирования найдены оптимальные параметры тракта и входящих в него компонентов. SYSTIMAX Solutions проектирует, производит и испытывает весь тракт целиком как единую систему.
Как показывает накопленный опыт, модель тракта с ориентацией на определение параметров компонентов по отдельности не позволяет достоверно предсказать характеристики собранного, готового тракта. Реальные тракты отличаются друг от друга длиной горизонтального кабеля, длинами входящих в них шнуров, числом и типами соединителей, направлением включения этих соединителей (прямое и обратное) и т. д. Возможны сотни тысяч комбинаций элементов тракта, каждая из которых различается по характеристикам. Кроме того, некоторые комбинации компонентов проводки могут привести к резкому и непредсказуемому снижению характеристик в обычных условиях, вместе с общим ухудшением надежности кабельной системы.
Тракт (Channel) состоит из горизонтальных кабелей, соединительных шнуров, информационных розеток и панелей переключения. Все компоненты, входящие в GigaSPEED XL и X10D, разработаны заново. Полоса частот тракта расширена до 400 МГц — для XL и до 500 МГц — для X10D, а компоненты имеют еще большую широ-кополосность. Тракт, сконструированный в соответствии с изложенным выше системным подходом из компонентов GigaSPEED XL, значительно превосходит по характеристикам Channel ISO/IEC Класса Е, a GigaSPEED X10D — проект стандарта на «Новый Класс Е» (см. Таблицу 1).
В состав решения GigaSPEED XT, входят кабели 1071 и 1081, а в X10D — 1091. Характеристики первых двух кабелей превышают требования Категории 6, а кабель 1091 по своим параметрам приближается к Категории 7. В случае 1091 снижение уровня межкабельных помех относительно кабелей 1071 и 1081 достигается благодаря новой конструкции защитной оболочки: ее внутренняя поверхность имеет продольные ребра. Это также облегчает разделку кабеля и делает его значительно более гибким.
При изготовлении кабелей применена новая технология скрутки пар (СТАТ), созданная в SYSTIMAX Labs, научно-исследовательском подразделении компании SYSTIMAX Solutions. Кабели этих серий выпускаются с обычной, огнестойкой и LSZH-рболочкой (последняя не содержит галогенов, поэтому дымовыделение при пожаре минимально). Кабель 1091 обладает широкополосностью свыше 500 МГц и обеспечивает работоспособность приложений с темпом передачи до 10 Гбит/с в тракте длиной 100 м.
Одновременно с кабелями разрабатывались новые информационные розетки и соединительные шнуры. В GigaSPEED XL применяются розетки MGS400, а в X10D — MGS500, с необходимой полосой пропускания. Соединительные шнуры марок GS8E для XL и GS10E для X10D состоят из гибких кабелей и разъемов усовершенствованной конструкции. Согласованность шнуров, кабелей и розеток позволяет оптимизировать тракт в соответствии с заданными требованиями. Для обеспечения широкополосности тракта GigaSPEED X10D были исследованы сотни сочетаний кабелей, розеток и шнуров с применением методики модальной декомпозиции (MDM). Это позволило инженерам SYSTIMAX Labs менять комбинации кабелей и шнуров различной длины с обеспечением оптимальных параметров тракта и быть уверенными в том, что даже при сложных конфигурациях тракта его пропускная способность будет достаточной для работы самых скоростных приложений. Заметим, что розетки MGS500 и шнуры GS10E имеют новые конструкции соединителей, при создании которых применялось моделирование их электромагнитных полей. Методика моделирования CFPM позволяет значительно уменьшить переходные помехи в тракте.
Эти нововведения в конструкции кабелей, соединителей и шнуров обеспечили характеристики компонентов и всего собранного тракта с четырьмя соединителями на уровне требований улучшенной Категории 6/Нового Класса Е. При этом все компоненты сохраняют обратную совместимость с обычными компонентами Категории 6 и трактом Класса Е в традиционном исполнении, а уровень межкабельных переходных помех (ANEXT) снижается до необходимого.
Другие компании также разрабатывают неэкранированную продукцию для 10 Гбит/с. Среди них можно выделить Siemon, поскольку она выпустила кабельные системы с поддержкой 10 Гбит/с всех трех видов: экранированную, неэкранированную и волоконно-оптическую, под общим наименованием 10Gip. Неэкранированная проводка 10G6, рассчитанная на передачу потока 10 Гбит/с, содержит заново разработанное модульное соединение с рабочей полосой частот 500 МГц. Новый розеточный модуль 10G6MAX, в сочетании со шнуром 10G6, обеспечивает характеристики тракта передачи, как то требуется протоколом loGBaseT. Совместно с этим соединительным оборудованием предполагается использование горизонтального кабеля 10G6 UTP. В документации указывается полоса пропускания кабеля 550 МГц, но защищенность на ближнем конце (ACR) у этого кабеля имеет положительное значение только до 400 МГц.
Компания Krone также представила кабель улучшенной Категории 6 для поддержки протокола 10GBaseT на расстояние до 100 м. Этот кабель был выпущен на заводе Krone в США, Во время испытаний по кабелю передавался поток 21 Гбит/с, благодаря его повышенной защищенности от внешних помех.
Экранированные системы. Наиболее перспективной для поддержки 10 Гбит/с представляется дважды экранированная проводка, когда каждая витая пара имеет индивидуальный экран из фольги, а весь сердечник кабеля защищен медной оплеткой. По-видимому, дальше всех в этом направлении продвинулась компания AMP Netconnect. Ее экранированная кабельная система не только содержит весь спектр необходимых компонентов, но и прошла тестирование в сертификационной лаборатории DELTA (Дания). Испытаниям подверглись следующие пробросы (Permanent Link, no стандарту ISO/IEC 11801:2002):
а) кабель PiMP Compact + панель Кат. 6 РСВ + модульное гнездо SL;
б) кабель PiMP Compact + панель Кат. 6 РСВ + розетка Кат. 6 DIN (AMPTWIST);
в) кабель PiMP 600 МГц + панель Кат. 6 РСВ + розетка Кат. 6 DIN (AMPTWIST);
г) кабель PiMP 600 МГц + панель АСО Plus со вставкой Кат. 6 + розетка АСО Plus со вставкой Кат. 6;
д) кабель PiMP 600 МГц + панель АСО Plus со вставкой Кат. 7 + розетка АСО Plus со вставкой Кат. 7.
В условиях, приближенных к реальной прокладке кабельной системы, были проведены измерения характеристик передачи и межкабельных помех (Alien Crosstalk) в диапазоне частот от 1 до 625 МГц и подтверждено их соответствие требованиям документа ISO/IEC JTC i/25 N981.
Полностью экранированную кабельную систему 10Gip с собственным соединителем TERA представила компания Siemon. Рабочая полоса этой проводки составляет 1200 МГц, что позволяет использовать ее и для передачи телевизионных сигналов. Горизонтальная подсистема состоит из розетки TERA, кабеля S/FTP (аналогичного кабелю PiMP 1200 МГц) и панели переключений с гнездами TERA. По такой кабельной системе могут функционировать все типы современных сетей: компьютерные, телефонные и телевизионные, а также сети управления зданием. Особый интерес, на мой взгляд, ирсдставляст использование подобных кабельных систем в жилых домах. Новый стандарт ISO/I ЕС 15018 предусматривает три вида домовой слаботочной проводки:
1. информационная и телекоммуникационная (т. е. компьютерная и телефонная);
2. широкополосная (в основном, для телевидения);
3. контрольная, командная и коммуникационная (для систем управления).
Четырехпарный соединитель TERA этим стандартом рекомендован к применению во всех трех видах домовой проводки. Наиболее целесообразно его использование для широкополосных приложений, в том числе для телевидения.
Требования к соединительному оборудованию Категории 7, базирующемуся на разъеме TERA, описаны в стандарте IEC 61076-3-104. Он представляет собой отличный от RJ45 соединитель, стандартизованный на международном уровне для четырехпарной экранированной системы. Теперь к нему имеется и балун (переходник от симметричной проводки к коаксиальной), посредством которого разъем TERA можно присоединить к сети телевидения. С помощью балуна к четырехпарной экранированной сети можно подсоединить устройства (телевизоры, видеомагнитофоны и т. п.), обычно работающие только в коаксиальной сети.
Широкополосная кабельная система ELine 1200 компании Kerpen имеет весь необходимый набор кабелей, шнуров, балунов как для телевизионной, так и для компьютерной распределительных систем. Основным компонентом, определяющим широкополосность кабельной линии Kerpen ELine 1200 ЕС7, является кабель MegaLine 8. Четырехпарный, с индивидуально экранированными парами (PiMF), этот кабель имеет рабочую полосу до 1400 МГц. Его защищенность (соотношение сигнал/шум) на частоте 1400 МГц составляет 14 дБ. Ни у какого другого кабеля, описанного ранее, не было такой защищенности (ACR). Судя по приведенному значению, кабель работоспособен до частоты 1500 МГц и выше.
С целью поддержки разных функций в систему Кегреп ELine 1200 входит много различных шнуров и балунов, в расчете на различные приложения. Все шнуры на одном конце имеют разъем ЕС7, а на другом — разъем для соответствующего приложения: для телефона — RJ11, для компьютера — RJ45, для телевизора — балун и разъем типа F или МЭК. Шнур для Gigabit Ethernet с одного конца армирован четырехпарным разъемом ЕС7, а с другого — оканчивается модернизированным разъемом RJ45. характеристики которого полностью соответствуют этому высокоскоростному режиму.
В системе ELine 1200, что весьма важно, имеется набор соединительных шнуров из гибких экранированных кабелей MegaLine 726 и MegaLine 727, с рабочими полосами 900 и 600 МГц, соответственно. Без сомнения, кабельная система ELine 1200 может применяться для передачи 10 Гбит/с на расстояние до 100 м, с большим запасом по характеристикам.
Кроме ELine 1200 ЕС7, Kerpen выпускает еще две экранированные кабельные системы, полностью соответствующие требованиям 10GBaseT: ELine 600 GG45 (Класс F/Категория 7) и ELine 500 RJ45S (Класс Е/расптиренная Категория 6).