Совершенствование “медных” кабельных систем

Кабельные системы. История и перспективы.

Проект выполнил студент 1СА-05

Орловский Михаил Витальевич

Консультант: Терентьев Д.В.

г. Магадан, 2022 г

ПАСПОРТ ПРОЕКТА

.

ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА

Актуальность. Структурированная кабельная система (СКС) — это многофункциональная кабельная сеть, объединяющая в единую систему информационные сервисы разного назначения (ЛВС, телефонные сети, системы безопасности, видеонаблюдения и т. д.).

Прежде чем работать над таким объектом нужно знать его строение, его историю. Для такой работы требуется большое количество обученных специалистов, это занятие своего рода ответственность за чужие жизни. История и перспектива - эти два слова играют большую роль при изучении чего-либо существующего в нашем мире и вселенной. Это фундамент всех познаний.

Объект: кабельные системы.

Предмет: литература о кабельных системах.

Цель: узнать что такое кабельные системы, их историю и какие они имеют перспективы.

Задачи: изучить историю кабельных систем и выявить их перспективы.

Целевая группа: начинающие специалисты.

Ожидаемый результат: Ознакомившись с историей и перспективами кабельных систем, начинающим специалистом этой сферы будет предоставлен теоретический опыт, что облегчит им работу. И возможно кабельные системы подвергнутся к улучшению работоспособности от лица опытных специалистов.

ВВЕДЕНИЕ

1. История;

1.1. Пройденный путь;

1.2. Совершенствование “медных” кабельных систем;

1.3. Шаг вперёд;

1.4. Новый взгляд на оптоволокно;

1. Перспективы;

2.1. Перспективы;

2.2. “Затихающая баталия”;

ИСТОРИЯ

Пройденный путь

Появление 19 лет назад структурированных кабельных систем (СКС) инициировало разработку кабельных стандартов и выпуск изданий, подобных Cabling Installation & Maintenance. "Когда кабельные системы стали структурированными, каждая рабочая станция получила один и тот же интерфейс, - говорит Рябински. - Это явилось поворотным пунктом в развитии сетевой отрасли".

В 1993 г. "медные" кабельные системы (категории 5) работали на частотах до 100 МГц и поддерживали системы 10/100Base-T, а оптические кабели получили широкое применение в магистральных сетях отдельных зданий и кампусов. "Тогда же производители кабелей и соединительного оборудования начали устанавливать партнерские отношения, стремясь предложить полные решения", - отмечает Билл Слейтер, менеджер по маркетингу подразделения Leviton Voice and Data (https://www.levitonvoicedata.com) компании Leviton Manufacturing.

В США стандартной средой передачи данных для магистральных оптических сетей в то время стало 62,5/125-мкм многомодовое оптоволокно FDDI-класса, которое использовалось совместно с передатчиками на базе светодиодов, работающими на длине волны 850 нм. По мнению большинства специалистов, эти устройства обеспечивали достаточно высокую скорость передачи данных по сетям зданий. Япония же и страны Центральной Европы выбрали 50-мкм оптоволокно в качестве стандартного. "Выбор оптоволокна в США в значительной степени определялся требованиями приложений, а в Японии и других странах специалисты стремились обеспечить лучшие характеристики СКС" - говорит Тони Бим, директор по развитию бизнеса подразделения AMP Netconnect (https://www.ampnetconnect.com) компании Tyco Electronics. - Корпорация IBM поддержала несколько приложений для 62,5-мкм оптоволокна, на основе которых затем была создана технология FDDI, что и определило путь развития кабельных систем на этом этапе".

Выбор 62,5-мкм оптоволокна позволил упростить инсталляцию кабельных систем и улучшить характеристики их соединения с активным оборудованием. "Выпуская многомодовый кабель на рынок СКС для зданий, мы хотели предложить такой кабель, который был бы простым в обращении - ведь в то время многие инсталляторы не имели большого опыта работы с оптоволокном, - говорит Даг Колеман, менеджер по технологиям и стандартам частных сетей компании Corning Cable Systems (https://www.corning.com). - Кроме того, больший диаметр световода - 62,5-мкм - обеспечивал лучшие характеристики стыка со средствами передачи данных".

В период между 1993 г. и 1997 г. заинтересованность пользователей в росте пропускной способности компьютерных сетей обусловила ее повышение с 10 до 100 Мбит/c. "Потребность в более высокой скорости передачи данных была вызвана переходом компаний от использования автономных ПК к применению централизованных серверных решений" - считает Бим. В конце 90-х годов стало очевидным, что для дальнейшего повышения производительности сетей кабельные системы должны поддерживать технологии Gigabit Ethernet (GbE).

Совершенствование “медных” кабельных систем

Разрабатывая стандарт GbE для UTP-кабеля, Институт IEEE (https://www.ieee.org) ориентировался на медный кабель категории 5, как на самый широко распространенный. "Поскольку в стандарте GbE предусмотрена двунаправленная передача данных по всем четырем парам кабеля одновременно, уровень наводок в каждой из пар возрастает", - объясняет Азеф Бад Дар, инженер компании General Cable (https://www.generalcable.com). Распространение технологии GbE для медного кабеля привело к появлению стандарта на СКС категории 5e, в котором были определены новые требования к значениям таких параметров кабельных каналов, как PSNEXT, возвратные потери, PS ELFEXT.

Многие хорошо инсталлированные системы категории 5 соответствуют также стандарту на СКС категории 5e. Баддар считает, что в 80% случаев причиной несоответствия СКС указанному стандарту является низкое качество ее монтажа. По его мнению, если инсталляция СКС категории 5 была выполнена неправильно - со слишком сильным натяжением кабелей и излишней раскруткой витых пар при их терминировании - весьма велика вероятность несоответствия системы требованиям категории 5e.

Характеристики соединительного оборудования и коммутационных шнуров существенно влияют на параметры канала в целом. Сложность увеличения их предельной рабочей частоты до 100 МГц и выше связана со схемой разводки проводов кабеля в разъеме типа RJ. "В аналоговых телефонных системах традиционно используется два центральных контакта розетки, внешняя пара ее контактов предназначена для подключения второй телефонной линии, - объясняет Джон Симон, вице-президент компании Siemon (https://www.siemon.com). - Поскольку такая конфигурация неизбежно увеличивает перекрестные наводки, на разработку современных широкополосных разъемов и шнуров компаниям пришлось затратить многие тысячи долларов".

Шаг вперёд

Когда организации TIA и EIA опубликовали стандарт на СКС категории 5e, уже вовсю велась работа над стандартом на СКС категории 6, характеристики которых нормируются в полосе частот до 250 МГц. В этом стандарте определены положительные значения параметра ACR на частотах до 200 МГц и содержатся требования по обратной совместимости и интероперабельности компонентов категории 6. Чтобы организовать выпуск продукции указанной категории, производителям медных кабелей и разъемов пришлось решить ряд проблем.

Чем выше частота сигнала, передаваемого по витой паре UTP-кабеля, тем больше уровень наводок на соседние пары. Для обеспечения соответствия характеристик кабеля более строгим требованиям категории 6, компании вынуждены были разрабатывать новые конструкции кабелей и технологии их производства. "Оборудование, которое мы используем для производства кабелей категории 6, обеспечивает более стабильный шаг скрутки проводов и более тугое их скручивание, что позволяет уменьшить уровень наводок", - говорит Бад Дар. С целью снижения потерь производители увеличили диаметр проводов кабеля, а чтобы достичь стандартных значений NEXT, добавили в него сепаратор. Последний представляет собой центральный элемент кабеля с поперечным сечением в виде четырехлучевой звезды, отделяющий одну пару кабеля от другой и тем самым уменьшающий уровень наводок.

Выпуск соединительного оборудования категории 6 оказался более сложной задачей. Для уменьшения перекрестных наводок (чтобы соответствовать требованиям категории 6) компаниям пришлось изменить конструкцию разъемов и технологию их производства. "Восьмиконтактный штекер повышает уровень наводок, поэтому взаимодействующий с ним компонент должен компенсировать их, - объясняет Рябинский. - На частоте 100 МГц существует значительный запас по уровню наводок и компенсация их не нужна, но на частоте 200 МГц она требуется".

Поскольку разработка новых широкополосных разъемов с нуля - дело сложное и дорогостоящее, первоначально предпринимались попытки достичь параметров категории 6 путем увеличения компенсации наводок в рамках существующих конструкций компонентов категории 5e. По словам Симона, компенсация имеет свои ограничения, так как является частотно-зависимой. "При компенсации наводок на частоте 100 МГц на более высоких частотах из-за фазовых сдвигов параметры линии могут ухудшиться, - говорит Симон. - Чем больше нужно компенсировать, тем сложнее добиться хорошей работы компонентов в широком диапазоне частот".

Майк О'Коннор, технический директора компании Hubbell Premise Wiring (https://www.hubbell-premise.com), сообщил о том, что обеспечение интероперабельности компонентов категории 6 было тоже трудной задачей. "Требования к характеристикам компонентов СКС стали гораздо более жесткими, например, на частоте 100 МГц значение параметра NEXT для разъема категории 5e равно 43 дБ, а для разъема категории 6 - 54 дБ, - говорит О'Коннор. - С реализацией обратной совместимости компонентов категории 6 серьезных проблем не возникло, но обеспечение интероперабельности компонентов этой категории от разных производителей оказалось более сложной задачей. Для гарантии характеристик компонентов категории 6 большое значение имеет их тестирование независимыми лабораториями".

Многие аналитики считают, что появление на рынке "медных" кабельных систем категории 6 стало важной вехой на пути их развития. "Достижение характеристик категории 6 при обеспечении обратной совместимости и интероперабельности компонентов можно считать огромным успехом кабельной отрасли, - полагает Симон. - Это стало возможно благодаря сотрудничеству и напряженной работе инженеров многих компаний-производителей".