В горизонтальной проводке для локальных сетей львиную долю составляют медные кабели. Какую же Категорию медной проводки выбрать?


РАСШИРЕННАЯ КАТЕГОРИЯ 5 (5+)
ИНФОРМАЦИОННЫЕ РОЗЕТКИ КАТЕГОРИИ 5 (5+)
ПРЕДПОЛАГАЕМАЯ КАТЕГОРИЯ 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Нам предлагается выбор из следующих видов скоростной проводки до рабочего места: 1) неэкранированная, расширенной Категории 5 (5+); 2) экранированная, предполагаемой Категории 6; 3) волоконно-оптическая, на основе многомодовых волокон. Трудно даже вообразить, какие сомнения должен преодолеть сетевой администратор, чтобы на что-то решиться. Статья как раз и должна помочь ему в этой сложной ситуации.

В магистральных линиях оптические кабели победили электрические. Этого нельзя сказать о горизонтальной проводке, особенно относительно "последней стометровки". Более того: можно отметить даже некое наступление здесь медных кабелей. Прежние публикации уже касались проблем скоростной передачи до рабочего места (LAN, октябрь 1996 и апрель 1997 гг.), и там было рассказано, как медная проводка борется за свое место под солнцем. За прошедшее время ситуация только усугубилась. Укрепились решения, продвигающие медные кабели в более высокочастотную область: неэкранированные системы проводки - до 200 МГц, экранированные - до 600 МГц. При этом по неэкранированным витым парам (UTP) достигнуты скорости передачи до 1,2 Гбит/с. Рассмотрим предлагаемые варианты скоростной медной проводки более детально.

РАСШИРЕННАЯ КАТЕГОРИЯ 5 (5+)

Прежде всего, это GigaSPEED Cabling System компании Lucent Technologies - модификация известных продуктов SYSTIMAX SCS как в сторону улучшения параметров, так и по количеству поддерживаемых приложений. По кабельной системе GigaSPEED работает около двадцати приложений.

Замысел кабельной системы GigaSPEED состоит в том, чтобы обеспечить передачу со скоростью 1 Гбит/с (и даже выше) по неэкранированному четырехпарному кабелю. Такая принципиальная возможность была показана довольно давно (см., например, LAN, декабрь 1996, стр. 51). Совершенно иное дело - создание промышленной продукции, удовлетворяющей этому требованию. Сначала была разработана серия кабелей GigaSPEED, а выпуск всех компонентов GigaSPEED завершен в 1997 г.

В мае 1997 г. в Атланте была продемонстрирована возможность достижения проектных параметров кабельной системы GigaSPEED (см. Рисунок 1). Из Рисунка 1 видно, что линия горизонтальной проводки (Channel) GigaSPEED имеет широкополосность 200 МГц, в то время как обычная проводка Категории 5 - только 100 МГц. Конкретные сведения о параметрах кабельной системы GigaSPEED - погонном и переходном затухании, структурных возвратных потерях и др. - в разосланном по поводу демонстрации письме Bell Laboratories отсутствуют. Лишь в конце 1997 г. появились документы, в которых эти характеристики приводятся.

Рисунок 1.
Частотные характеристики кабельной системы GigaSPEED.

Теперь рассмотрим более подробно кабельные изделия серии GigaSPEED. Кабель марки 1071 - обычного исполнения, в то время как 2071 и 3071 - пожаростойкие. Кабель 2071 - с фторопластовой изоляцией, а 3071 - так называемый "безгалогенный с низким дымовыделением" (LSZH).

Предварительно о характеристиках кабелей Lucent Technologies можно прочитать в LAN, июнь 1997, стр. 68-72. Здесь приведем лишь основные параметры новой серии: погонное и переходное затухания, соотношение этих параметров (ACR) и структурные возвратные потери в полосе частот до 550 МГц (см. Таблицу 1). Можно отметить, что переходное затухание (NEXT) и ACR превышают требования стандарта ANSI/TIA/EIA-568A в полосе частот до 100 МГц на 10 дБ. Что касается погонного затухания, то оно улучшено в среднем на 4%. Так как рабочая область частот кабелей GigaSPEED расширена до 550 МГц (при передаче, например, телевизионных сигналов), у них нормируется важный для такого режима параметр "структурные возвратные потери" (structural return loss, SRL). На этом параметре мы остановимся подробнее в последующих публикациях. Здесь лишь отметим, что чем больше (в дБ) SRL, тем кабель лучше. Надо обратить внимание: важна не только величина SRL, но и его частотная характеристика. Из Таблицы 1 видно, что кабели GigaSPEED обладают хорошим уровнем SRL.

ТАБЛИЦА 1 - ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КАБЕЛЯ 1071 ПО СРАВНЕНИЮ СО СТАНДАРТОМ
Частота (МГц) Переходное затухание (дБ), не менее Погонное затухание (дБ/100 м), не более NEXT-Att (дБ), не менее Структурные возвратные потери (дБ), не менее
Freq. NEXT Att. ACR SRL
  568A 1071 568A 1071 1071 568A 1071
0,772 64 74,0 1,8 1,7 72,3 23,0 26,0
1 62 72,3 2,0 2,0 70,3 23,0 26,0
4 53 63,3 4,1 3,9 59,4 23,0 26,0
8 48 58,8 5,8 5,5 53,3 23,0 26,0
10 47 57,3 6,5 6,2 51,1 23,0 26,0
16 44 54,3 8,2 7,9 46,4 23,0 26,0
20 42 52,8 9,3 8,9 43,9 23,0 26,0
25 41 51,3 10,4 10,0 41,3 22,0 25,0
31,25 39 49,9 11,7 11,2 38,7 21,1 24,1
62,5 35 45,4 17,0 16,2 29,2 18,1 21,1
100 32 42,3 22,0 20,8 21,5 16,0 19,0
155 - 39,5 - 26,4 13,1 - 17,1
200 - 37,8 - 30,5 7,3 - 16,0
300 - 35,2 - 38,3 - - 14,2
400 - 33,3 - 45,2 - - 13,0
550 - 31,2 - 54,5 - - 11,6

Предыдущая модификация продуктов SYSTIMAX SCS - изделия типа PowerSum - также оказались довольно широкополосными. Для линии горизонтальной проводки, выполненной из компонентов PowerSum, подтверждена рабочая полоса частот 200 МГц (подробнее в LAN, сентябрь 1997 г., стр. 13). В частности, для этой линии была продемонстрирована разница между переходным и погонным затуханием не менее 3-4 дБ даже на краю полосы частот. На всем пути развития SYSTIMAX (от первых изделий Категории 5 типа HIGH-5, через PowerSum, вплоть до GigaSPEED) наблюдается повышение их параметров и улучшение широкополосности.

Некоторые другие компании-поставщики кабельной продукции также предлагают изделия расширенной Категории 5: AMP (FUTURELAN 350), Belden (Data Twist 350), Berk-Tek (LAN mark-350). К сожалению, не совсем понятно, о чем говорит число 350 в наименовании продукции: то ли это граничная частота при передаче аналоговых сигналов (у кабелей GigaSPEED она составляет 550 МГц), то ли это широкополосность при передаче цифровых сигналов - в таком случае остается неясным, каким способом подобная ширина полосы частот достигается при отрицательном ACR (более подробно об этом см. LAN, октябрь 1996, стр. 57-58).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ РОЗЕТКИ КАТЕГОРИИ 5 (5+)

Основные электротехнические изделия для горизонтальной проводки Категории 5 (5+) - четырехпарные кабели и восьмиконтактные розетки (куда кабели и заделывают). Некоторые компании поставляют, по существу, только эти компоненты. Все остальное в их продукции - "металлоизделия": корпуса, панели, рамы, шкафы и т. п. Четырехпарные кабели Категории 5 (и выше) подробно описаны в ряде предыдущих статей (основная - LAN, июнь 1997, стр. 68-72). Теперь очередь пришла для информационных розеток Категории 5 (5+).

В распоряжении автора оказалось более десятка розеток (в большинстве - собранные модули) различных изготовителей. Общие сведения о них приведены в Таблице 2. Хотя конструкции модулей сильно различаются, все они имеют следующие общие части: спереди - восьмиконтактное унифицированное гнездо (его часто называют RJ-45), сзади - блок из восьми врезных контактов для заделки четырех пар проводов ("оконцеватель"). Эти две части модуля объединяет пластиковый корпустр. Гнездо и оконцеватель связаны электрически между собой непосредственно или через печатную плату. В модулях без печатной платы контактные плоские пружинки гнезда служат непосредственным продолжением врезных контактов оконцевателя - они выштампованы из одного листа металла. Как правило, такие модули на вид проще, легче, компактнее, чем с печатной платой. Кроме нее, в отдельных случаях, между гнездовой частью и оконцевателем бывает разъемное соединение. Некоторые модули и их частотные характеристики подробно описаны в LAN, декабрь 1996 г., стр. 54-55.

ТАБЛИЦА 2 - СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ МОДУЛИ КАТЕГОРИИ 5 РАЗЛИЧНЫХ ИЗГОТОВИТЕЛЕЙ
Компания-изготовитель Страна Марка модуля тип оконцевателя Примечание
BICC Brand Rex Англия KMJV типа 110, разрезанный неэкранированный, с печатной платой
HPM KABEL Германия HPDS I со специальной вставкой экранированный
HUBBELL США 5110 8A тип 110 (набран в обр. порядке) неэкранированный, с печатной платой
ITT Cannon Англия 808 Cat5 со специальной вставной крышкой неэкранированный и экранированный
Krone Германия Push-Fit плинты типа Krone неэкранированный, с печатной платой
Lucent США M100 BH типа 110, разрезанный неэкранированный
Lucent США MPS 100 типа 110, разрезанный неэкранированный
Mod-Tap США Euromod M1 из двух половин Mod-Tap неэкранированный,
Panduit США PAN-JACK Cat5 со специальной крышкой неэкранированный
Pouyet Франция PBM Cat5 собственная разработка неэкранированный

На основании сделанных в этой публикации предположений можно заключить, что частотные характеристики (особенно в верхней части полосы) у модулей с печатной платой и без нее должны существенно отличаться. Частично это подтверждается опубликованными там характеристиками NEXT (переходное затухание) в полосе до 100 МГц модулей Lucent и Hubbell (см. LAN, декабрь 1996 г., стр. 55). Что касается характеристик на частотах выше 100 МГц тех и других модулей, то сведений об этом у автора нет - не удалось добыть. Правда, имеется возможность эти параметры измерить, но эта работа требует больших усилий и значительных затрат.

Среди модулей, полученных в основном на выставках от представителей компаний (см. Таблицу 2), оказался только один, непосредственно отнесенный изготовителем к Категории 5+. Это - MPS 100 из серии модифицированных продуктов SYSTIMAX типа PowerSum, частотные характеристики которого представлены в Таблице 3. Хотелось бы иметь кабели и соединители (модули) Категории 5+ и других изготовителей, чтобы продолжить исследования в данном направлении. Автор был бы признателен за компоненты и технические данные, предоставленные для экспертизы. Результаты соответствующих испытаний, выполненных на экспериментальной линии горизонтальной проводки из компонентов PowerSum компании Lucent Technologies, опубликованы в LAN, апрель 1997 г., стр. 54. Более подробные исследования этой линии в полосе частот до 200 МГц сделаны позднее и тоже опубликованы в LAN, сентябрь 1997 г., стр. 13.

ТАБЛИЦА 3 - ПАРАМЕТРЫ МОДУЛЕЙ M100 И MPS100 ПО СРАВНЕНИЮ СО СТАНДАРТОМ TIA/EIA-568A
Параметр Затухание напроход, дБ Переходное затухание, дБ
Частота, МГц стандарт 568-A Модуль M100 Модуль MPS100 стандарт 568-A Модуль M100 Модуль MPS100
1,0 0,1 0,02 0,02 65 90 89
4,0 0,1 0,02 0,02 65 78 77
8,0 0,1 0,02 0,02 62 72 71
10,0 0,1 0,02 0,02 60 70 69
16,0 0,2 0,03 0,03 56 65 65
20,0 0,2 0,03 0,03 54 63 63
25,0 0,2 0,03 0,03 52 61 61
31,25 0,2 0,07 0,04 50 58 59
62,5 0,3 0,14 0,08 44 50 51
100,0 0,4 0,25 0,17 40 42 44,3

Большую роль в качественной работе соединителя играют врезные контакты оконцевателя, куда заделывают высокочастотные витые пары. Врезные контакты разных изготовителей и выполнены неодинаково (см. Рисунок 2). Контактные ножи Hubbell, Lucent и других компаний перпендикулярны проводу (см. Рисунок 2б). У Krone контактные ножи несколько другой формы и расположены к проводу под углом 45о (см. Рисунок 2а). Контакт Mod-Tap представляет собой как бы сегмент разрезанной вдоль трубки, который и врезается в провод (см. Рисунок 2в). Представители компании Mod-Tap утверждают, что он объединяет в себе качества двух предыдущих контактов. Врезной контакт компании AMP - это кусочек прецизионной пружинящей трубки с прорезью.

(1x1)

Рисунок 2.
Врезные контакты Krone LSA-PLUS (а), Lucent (AT&T) (б), Mod-Tap (в).

Контакт для заделки (врезки) проводов носит следующие названия: врезной; контакт со сдвигом изоляции (IDC); контакт сквозь изоляцию. Возможно, есть и другие определения, но мне они не попадались. По-видимому, этот разнобой не случаен. Внимательно рассматривая действие контактов Krone, Lucent и Mod-Tap, убеждаешься, что сдвигают и прорезают изоляцию провода они по-разному. Собственно контакты различаются по конструкции, что хорошо видно из Рисунка 2. Но это еще далеко не все. Сами контактные пластины (ножи) также не похожи. Так, например, в контакт Mod-Tap можно заделать не один, а два провода подряд (см. Рисунок 2). Описываемые ножевые контакты отличаются между собой еще многими особенностями, но не хотелось бы перегружать ими статью. Отметим только следующий факт: на одних модулях контактный блок вытянут в линию из восьми контактов (как в соединителе Hubbell), в то время как в других он разрезан на две четырехконтактные половинки (как в соединителе Lucent). Подробно размещение врезных контактов на различных модулях и заделка в них проводов рассмотрены в LAN, декабрь 1996 г., стр. 54.

ПРЕДПОЛАГАЕМАЯ КАТЕГОРИЯ 6

Следующая возможная ступень в развитии горизонтальной проводки - экранированная кабельная система с широкополосностью 600 МГц (Категория 6), предложенная компаниями AMP и Siemens. Кратко о ней было рассказано в LAN, октябрь 1996 г., стр. 58-59. Рассмотрим теперь кабельную систему предполагаемой Категории 6 более подробно, делая упор на ее характеристики.

Экранированный кабель для такой проводки впервые предложен, по-видимому, Siemens. Он состоит из экранированных фольгой витых пар (по не устоявшейся еще терминологии - FTP), с внешним двойным экраном из фольги и оплетки (окончательное обозначение S-FTP). Конструкция кабеля Data 6 фирмы Siemens следующая. Медные проводники диаметром 0,55 мм покрыты пленко-пористой полиэтиленовой изоляцией, свиты в пары и обмотаны алюмопластовой лентой. Сердечник из четырех (бывает и двух) экранированных пар обмотан алюмопластовой лентой, оплетен лужеными медными проволоками и покрыт защитной оболочкой из пожаростойкого пластика. Основные параметры витых пар: волновое сопротивление 100v15 Ом - до 100 МГц, 100v6 Ом - от 100 до 600 МГц; емкость 50 пФ/м; задержка сигнала при распространении 4,4 нс/м. Частотные характеристики кабеля Data 6 в полосе частот до 600 МГц даны в Таблице 4.

ТАБЛИЦА 4 - ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭКРАНИРОВАННЫХ ВИТЫХ ПАР SIEMENS
Частота МГц Затухание дБ/100м NEXT дБ Расчетный ACR дБ/100м
1 2,0 80 78,0
4 3,8 80 76,0
10 6,0 80 74,0
16 7,6 80 72,4
20 8,5 80 71,5
31,25 10,6 80 69,4
62,5 15,0 80 65,0
100 19,0 70 51,0
155 25,0 70 45,0
300 33,0 70 37,0
600 50,0 60 10,0

До недавнего времени не было экранированных соединителей, сертифицированных в полосе частот до 600 МГц. Такой экранированный модуль (точнее, вставка к широко известным соединителям) создан, вероятно впервые, компанией AMP. Обращает на себя внимание то, что, хотя AMP и Siemens именуют кабели и соединители Категории 6 по-разному, опубликованные ими схемы измерений и полученные результаты совершенно идентичны. Скорее всего, на каком-то этапе работа делалась этими компаниями совместно.

Измеренные характеристики погонного и переходного затухания (NEXT) в полосе частот до 600 МГц для отрезка кабеля длиной 90 м с заделанными на его концах соединителями представлены на Рисунке 3. Была применена новая вставка к соединителям AMP CO Insert 600 MHz P/N 183759-1, совместимая со всеми оконцевателями (устройствами, куда заделывают витые пары) AMP и соответствующая стандарту DIN 60603-7. Вставка (insert) имеет экранированное гнездо, с четырьмя пружинящими лепестками для соединения экранов разъема (plug) и гнезда (jack). Соединитель, в свою очередь, собирается из оконцевателя и вставки, т. е. в нем имеется разъемное соединение. Собранный таким образом соединитель затем помещается в корпус розетки. Характеристики соединителя по результатам испытаний: затухание "напроход" не более 0,4 дБ во всей полосе 600 МГц; переходное затухание между парами (NEXT) не менее 80 дБ - до 100 МГц, 70 дБ - до

(1x1)

Рисунок 3.
Частотные характеристики проброса (кабель длиной 90 м + два соединителя Категории 6 компании AMP) в диапазоне до 600 МГц.

300 МГц, 60 дБ - до 600 МГц. Надо заметить, что соединитель и линия проводки соответствуют проекту стандарта E DIN 44312-5. Полное название стандарта: Application of Independent Cabling System; Part 5: Link Class E.

На выставке в Москве вновь была представлена экранированная кабельная система фирмы Siemens, работоспособная до 600 МГц. ICCS (Integrated Communications Cabling System) строится на базе симметричных экранированных кабелей. В ней применен кабель марки Data 6, описанный выше. Он соответствует международному стандарту ISO/IEC 11801 и евростандартам по электромагнитной совместимости, в частности EN 55022 класс B. Кабель ICCS Data 6 используется совместно с модульными соединителями типа SML (Siemens Modular Link) для построения линий горизонтальной проводки на этажах (т. н. третий уровень). Аналогичную кабельную систему анонсировала компания RIT Technologies.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В докладе Bell Laboratories, опубликованном в 1997 г., в который уже раз отмечается, что применение медной проводки с полосой 600 МГц для цифровой передачи не потребуется. Во-первых, необходимость полосы 600 МГц вызывает сомнение, так как по кабельной системе расширенной Категории 5 (с полосой до 200 МГц) возможна передача информации со скоростью выше 1 Гбит/с (в докладе названа 1,2 Гбит/с). Во-вторых, экранированная кабельная система намного сложнее и дороже, чем проводка из неэкранированных витых пар. И наконец, в случае необходимости еще больших скоростей передачи, дается рекомендация применять оптические кабели, так как оптическая кабельная система быстро дешевеет и становится все доступнее.

Из сказанного выше можно сделать вывод, что в ближайшие годы наибольшее применение получит кабельная система расширенной Категории 5. Относительно небольшое количество сетей будет строиться на базе предполагаемой Категории 6. Широкому внедрению этой Категории мешает отсутствие международных стандартов и общепринятого экранированного соединителя.

Примечание. Недавно поступило сообщение о том, что подкомитет JTC 1/SC25 ISO/IEC (Международная организация по стандартизации/Международная электротехническая комиссия) рассматривает введение двух новых Категорий для проводок на симметричных кабелях. Рабочая группа WG3 этого подкомитета предпримет в течение ближайших двух лет разработку следующих классов проводки: Класс Е (Категория 6) и Класс F (Категория 7). Затем они будут включены во второе издание стандарта ISO/IEC IS 11801.

Вновь предлагаемый Класс Е (Категория 6) будет специфицирован до 200 МГц, Класс F (Категория 7) - до 600 МГц. Предполагается, что Класс F (Категория 7) будет основан на индивидуально экранированных витых парах. Для вводимых Категорий заложено положительное соотношение (разность) между переходным и погонным затуханием, даже на самых верхних частотах.

Нетрудно понять, что предлагаемые подкомитетом JTC 1/SC 25 ISO/IEC Категории 6 и 7 - не что иное, как рассмотренные в статье расширенная Категория 5 и предполагаемая Категория 6 соответственно. Остается только поздравить всех интеграторов и инсталляторов с продолжающейся путаницей стандартов и пожелать им окончательно не запутаться (подробнее о стандартах можно прочитать в LAN, ноябрь 1996 г., стр. 57-59).


Давид Яковлевич Гальперович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОКБ КП, доцент МТУСИ. С ним можно связаться по тел.: (095) 583-5472.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями