Увеличение скоростей передачи информационных потоков объективно приводит к необходимости расширения полосы частот. В свою очередь, это обостряет проблему обеспечения надлежащих качественных показателей тракта передачи линейного сигнала.

Применительно к информационным технологиям современный этап развития индустриального общества характеризуется двумя основными чертами. Во-первых, это — быстрый рост объемов передаваемой информации, а во-вторых, массовое использование цифровой техники за пределами офиса в промышленности, органах государственного управления и бытовой сфере. Повышение сложности и быстродействия информационно-вычислительных комплексов сопровождается постоянным ужесточением требований к скорости обмена цифровой информацией. Несмотря на совершенствование оборудования стандарта IEEE 802.11 и его рыночных конкурентов, пропускная способность каналов связи современных беспроводных сетей оказывается недостаточной для удовлетворения потребностей профессионального сектора, и поэтому высокоскоростная передача данных в сетях среднего и, тем более, крупного масштаба осуществляется по кабельным линиям. В соответствии с реалиями сегодняшнего дня слаботочная телекоммуникационная проводка строится исключительно в форме структурированной кабельной системы.

Действующими редакциями основных нормативных документов СКС разрешается использовать в линейной части проводки только оптические и медножильные витопарные кабели. Оптические кабели обеспечивают лучшие условия для передачи высокоскоростных потоков цифровой информации на большие расстояния. Однако данное преимущество оказывается решающим далеко не во всех случаях. Иерархический принцип построения структурированной проводки приводит к тому, что примерно 80% кабельных линий предназначено для обслуживания рабочих мест пользователей, соединения группового оборудования верхнего уровня в пределах технического помещения и организации связи между отдельными этажами здания. Как результат, их протяженность не превышает 100 м.

Поэтому реализация трактов передачи на основе кабелей из витых пар имеет целый ряд практических преимуществ, прежде всего:

  • заметно меньшую стоимость линии в целом (кабельная проводка плюс сетевые интерфейсы на обоих концах тракта);
  • возможность непосредственной передачи разнообразных широкополосных сигналов (в том числе многоканальных аналоговых телевизионных программ) без технически сложного и дорогостоящего их перевода в цифровую форму;
  • поддержку функционирования телефонной сети предприятия без изменения принципов ее построения и эксплуатации.

Все это в сочетании с существованием достаточно емкого сегмента рынка ИТ стимулирует разработчиков и системных интеграторов на подготовку и внедрение нового поколения решений на базе кабелей из витых пар. При этом в качестве области их использования рассматривается тот уровень, который еще несколько лет назад мог быть реализован исключительно на волоконно-оптической элементной базе.

ДОСТИЖЕНИЕ ТРЕБУЕМЫХ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

При создании медножильной проводки для поддержки мультигигабитных потоков добиться высокого быстродействия тракта — не самая большая сложность. Наиболее совершенные образцы серийно выпускаемых кабелей из витых пар имеют передаточные параметры, которые еще в конце 90-х гг. специфицировались отдельными производителями в частотном диапазоне вплоть до 2 ГГц. На рынке представлен достаточно широкий выбор серийных образцов разъемов для оконцевания симметричных кабелей в расчете на диапазон рабочих частот до 1 ГГц и выше. Указанные значения заметно превышают требования проектов стандартов IEEE на интерфейс 10G Ethernet по верхней граничной частоте передаваемого сигнала.

Информация передается с необходимым качеством, если вероятность ошибки в канале связи не выше 10-12.

Достижение этого значения предполагает выполнение двух фундаментальных условий. Подавление межсимвольной интерференции осуществляется за счет применения методов аппаратурной коррекции, многоуровневых блочных линейных кодов для снижения тактовой частоты и широкополосной пассивной элементной базы. Существенно большую проблему представляет обеспечение определенной величины отношения сигнала к шуму на входе решающего устройства приемника трансивера интерфейса. Мощность сигнала ограничивается конструктивными особенностями приемопередатчиков сетевого оборудования и не может быть ощутимо увеличена при фиксированной длине тракта.

Превалирующую роль играют различные разновидности переходной помехи. Это обусловлено тем, что в отличие от волоконного световода витая пара во всем рабочем частотном диапазоне обладает высокой чувствительностью к электромагнитным колебаниям от внешних источников. Увеличение скоростей передачи информационных потоков объективно приводит к необходимости расширения полосы частот. В свою очередь это обостряет проблему обеспечения необходимых качественных показателей тракта передачи линейного сигнала. Во-первых, для достижения заданной вероятности ошибки передаваемого сигнала используемые в интерфейсе 10GBaseT многоуровневые коды требуют увеличения отношения сигнала к шуму по сравнению с бинарными, а во-вторых, по мере роста частоты спектральная плотность мощности переходной помехи быстро возрастает — примерно на 15 дБ за декаду.

Сложность достижения нужных показателей вследствие возросшего влияния переходной помехи в высокочастотной области линейного спектра нашла свое отражение в подготавливаемых редакциях нормативных документов. Согласно опубликованным проектам стандарта IEEE 802.3an, полная длина тракта на базе различных модификаций экранированных кабелей может достигать 100 м, при этом функционирование интерфейсов 10GBaseT обеспечивается с заданным качеством. В некоторых ситуациях, в случае неэкранированной элементной базы, она лимитируется значением 55 м. Длина тракта ограничивается с целью достижения требуемого отношения сигнала к шуму за счет увеличения мощности сигнала на входе приемника. Допустимость этого приема обосновывается тем, что в реально создаваемых СКС свыше 70% трактов обладает меньшей или такой же протяженностью.

Как известно, тракт передачи сигнала образуется рядом линейных и шнуровых кабелей, последовательно соединенных друг с другом посредством разъемов. Каждый из компонентов вносит свой вклад в увеличение мощности переходной помехи, в результате качество передачи информации снижается.

Переходная помеха на входе приемника сетевого интерфейса 10GBaseT может быть разделена на внутреннюю и внешнюю.

Под внутренней (internal) помехой понимаются мешающие сигналы со стороны трех остальных витых пар в линейной и шнуровой части, а также соответствующих им токопроводящих элементов в соединителе. Полностью устранить возникновение этого нежелательного явления невозможно, а наиболее мощную его составляющую представляет переходная помеха на ближнем конце. Это обусловлено тем, что информационный обмен между двумя сетевыми интерфейсами всегда организуется по так называемой однокабельной схеме (передача данных в противоположных направлениях осуществляется по разным парам одного кабеля).

Необходимость обязательного учета различных составляющих внешних (alien) переходных помех (межкабельных в линейной части, а в общем слу-чае — с учетом разъемов и коммутационного оборудования — межэлементных) обусловлена двумя факторами:

  • высокими скоростями информационного обмена, вследствие чего для передачи линейных сигналов требуется расширение спектра до 500 МГц;
  • очень плотным пространственным расположением практически всех элементов тракта передачи, реализованного на основе структурированной проводки.

Последняя проблема выражена наи-более явно вследствие применения в технических помещениях панелей с плотностью 24 порта на 1U высоты и укладки многочисленных кабелей в каналы различных видов.

Потребность в учете межэлементной переходной помехи для пользовательских информационных розеток не столь очевидна. Действительно, если на одно рабочее место приходится 4 м2 офисного помещения, то острой необходимости в сближении отдельных розеточных модулей с целью экономии дорогостоящей площади на первый взгляд не возникает. Однако при реализации структурированной проводки в крупных организациях уже отчетливо обозначилась тенденция к увеличению количества модулей в одной розетке до трех и более, а также использования малогабаритных монтажных рамок формата 45 x 45 мм и других, столь же небольших размеров. В современных общественных зданиях все чаще реализуется концепция так называемого открытого офиса. При такой схеме подключение к информационно-вычислительной системе рабочих станций и телефонов осуществляется с помощью многопользовательских розеток. По плотности конструкции они соответствуют 19-дюймовым панелям технического помещения и отличаются только дизайном.

Итак, можно констатировать, что подавление межэлементной помехи в информационных розетках для рабочих мест является столь же сложной задачей, как и аналогичные действия на уровне коммутационных панелей.

СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ПЕРЕХОДНОЙ ПОМЕХИ

Подавление переходной помехи лю-бой формы — одно из непременных условий обеспечения электромагнитной совместимости. Разработчиками информационно-вычислительных систем создан целый арсенал методов по минимизации различных помеховых составляющих.

Все эти методы могут быть разделены на две основные группы. Первая состоит из решений исключительно на уровне пассивной части линии связи; вторая охватывает схемотехнические решения, применяемые в оборудовании систем передачи информации (в дальнейшем не рассматриваются).

На физическом уровне применяются следующие методы:

  • экранирование отдельных цепей передачи информационных сигналов и установка общих экранов;
  • использование компенсационных схем;
  • увеличение расстояния между влияющими элементами;
  • уменьшение длины взаимодействия с источником помехи;
  • улучшение балансировки цепей передачи сигналов.

Каждый прием потенциально мо-жет применяться для всех элементов тракта передачи сигналов. Более того, любой из задаваемых ими механизмов не зависит от других, поэтому при их взаимодействии общая эффективность подавления переходной помехи увеличивается.

Применение экранирования позволяет повысить эффективность подавления переходной помехи примерно на 20 дБ во всем частотном диапазоне. Однако немалая стоимость элементной базы, повышенная трудоемкость монтажа и потребность в высококачественном телекоммуникационном заземлении существенно снижают спрос на экранированные системы. Экранированные решения популярны в ряде стран Европы и продвигаются преимущественно европейскими производителями.

Как наглядно демонстрирует пра-ктика, эффективность остальных четырех приемов, применяемых по отдельности, а также в полной или частичной совокупности, оказывается достаточной для обеспечения необходимых качественных показателей неэкранированного тракта для поддержки 10GBaseT.

ПРИНЦИПЫ НОРМИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ

Расчеты с привлечением теоремы Шеннона показывают, что 100-метровые тракты на основе четырехпарных кабелей обеспечивают пропускную способность не ниже 10 Гбит/с, только будучи сформированными на стандартной элементной базе Категорий 6 и 7. Компоненты Категории 7, как известно, представлены лишь в экранированном варианте. Необходимым условием практического использования техники UTP без создания принципиально новых изделий и чрезмерного усложнения схемотехники сетевых интерфейсов является нормирование параметров компонентов, из которых строится тракт, в полосе частот до 500 МГц. При этом частотные характеристики параметров в диапазоне 250-500 МГц получают при помощи метода линейной экстраполяции значений, задаваемых стандартами Категории 6 на частотах менее 250 МГц. Для обозначения новой продукции введено терминологически более точное понятие расширенной (augmented) Категории 6а.

Ряд компаний, преследуя цели рекламно-маркетингового характера и заботясь о создании задела на перспективу, увеличивают значение параметра верхней нормируемой частоты до 625 или даже до 750 МГц (кабель GigaLAN 10 компании Mohawk/CDT). Другим аналогичным и столь же распространенным приемом является заявление об улучшенных ключевых характеристиках, таких, как различные виды переходного затухания, а также прямые и возвратные потери.

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ НЕЭКРАНИРОВАННЫХ КАБЕЛЕЙ

Диапазон с верхней граничной частотой 500-600 МГц был хорошо освоен кабельной промышленностью еще в середине 90-х гг. в процессе отладки серийного производства экранированных изделий современной Категории 7. Внедрение неэкранированных конструкций, рассчитанных на функционирование в субгигагерцевом частотном диапазоне, требует решения ряда сложных инженерных задач. Наиболее серьезная из них обусловлена наличием в трактах межкабельных переходных наводок и необходимостью снижения их мощности до приемлемого уровня.

Рисунок 1. Кабель UTP для СКС 10Gip компании Siemon.

Более чем двукратное увеличение верхней граничной частоты рабочего диапазона по сравнению с предыдущим поколением проводки вынуждает разработчиков вносить усовершенствования буквально в каждый элемент конструкции кабеля. На уровне отдельной витой пары новые 10-гигабитные изделия отличаются от кабелей Категории 6 увеличением диаметра медной жилы до 0,57 мм, что сделано с целью уменьшения погонного затухания. С первого взгляда заметен значительно уменьшенный шаг скрутки отдельных пар (см. Рисунок 1). Такой конструктивный прием повышает степень балансировки цепей передачи сигналов и улучшает значения всех разновидностей обычного затухания и суммарного внутрикабельного переходного затухания (NEXT, FEXT, PS-NEXT, PS-FEXT) в рабочем частотном диапазоне. Однако его использование существенно усложняет технологию производства, так как ведет к ужесточению допусков на геометрические параметры витой пары.

Дополнительный положительный побочный эффект от уменьшения шага скрутки проводников пары состоит в том, что тем самым обеспечивается устойчивость к различным механическим воздействиям изделия в целом. Это свойство оказывается далеко не лишним для текущей эксплуатации и, что, пожалуй, более важно, облегчает прокладку кабелей в разных типах каналов. Дополнительное улучшение стабильности шага скрутки достигается в некоторых разновидностях кабеля 10GX компании Belden-CDT, где витая пара спаяна по оболочкам отдельных проводников (bonded).

СЕПАРАТОРЫ ВИТЫХ ПАР

В конструкцию основной массы неэкранированных симметричных кабелей для поддержки 10GBaseT введен сепаратор витых пар. Он предназначен для формирования многосекционной структуры сердечника, что увеличивает пространственное разнесение отдельных пар и улучшает характеристики по различным видам внутрикабельного переходного затухания. В кабелях, характеристики которых соответствуют проекту расширенной Категории 6а, на этот элемент накладываются дополнительные функции:

  • придание кабельному изделию большей механической стабильности и увеличение стойкости к сдавливающим воздействиям;
  • принудительное обеспечение повивной скрутки отдельных пар и ее сохранение под воздействием изгибных и тянущих механических нагрузок в процессе прокладки кабеля в каналах;
  • придание некоторым конструкциям некруглой в сечении формы с целью увеличения пространственного разноса витых пар соседних кабелей и тем самым снижения межкабельной переходной помехи.

Столь большое многообразие вы-полняемых функций, а также отсутствие в отрасли необходимого опыта стало причиной того, что кабельная промышленность еще не создала оптимальную по совокупности характеристик конструкцию сепаратора, по-этому данный компонент имеет различные варианты конструктивного исполнения. По внешнему виду неэкранированные кабели Категории 6а можно разделить на круглые и некруглые.

Рисунок 2. Разновидности неэкранированных кабелей для передачи сигналов интерфейсов 10GBaseT.

В свою очередь, в зависимости от способа исполнения сепаратора каждый из них представлен двухсекционными и четырехсекционными конструкциями (см. Рисунок 2). В двухсекционных кабелях сепаратор выглядит как плоская деталь, тогда как в четырехсекционном кабеле имеет в поперечном сечении звездообразную форму. Не исключена возможность применения конструкции промежуточного вида. Такой подход реализован в кабелях системы CopperTen компании ADC KRONE, где две пары в каждой секции отделяются друг от друга только небольшим выступом на сепараторе.

Для увеличения гибкости готового изделия и улучшения технологичности изготовления сепаратор выпускается отдельно и не привязан к внешней оболочки.

В части изделий применяются традиционные варианты конструктивного исполнения сепаратора, которые впервые использовались в серийной продукции кабелей современной Ка-тегории 6 еще в середине 90-х гг. Так, Systimax Solutions применяет простейший вариант этого элемента в виде разделителя пластинчатого типа.

В результате во внутреннем пространстве кабеля образуются две секции, каждая из которых предназначена для размещения в ней двух пар (синяя плюс коричневая и зеленая плюс оранжевая).

Сепаратором четырехсекционного типа традиционной конструкции оснащены кабели GigaLAN 10, производимые компанией Mohawk/CDT. Данный элемент имеет в поперечном сечении форму четырехлучевой звезды (star filler), а для улучшения технико-экономической эффективности решения в целом он в максимальной степени унифицирован с кабелями Категории 6 GigaLAN и AdvanceNet.

В многопарных кабелях, распространенных в сетях связи общего пользования, для увеличения эффективности подавления переходной помехи часто применяется так называемое скручивание по повивам. Суть решения состоит в придании свойства сбалансированной цепи сердечнику в целом за счет дополнительной скрутки отдельных его элементов для получения новой функциональной единицы (тела кабеля). Баланс по крутящему моменту в кабелях с круглым поперечным сечением без сепаратора обеспечивает так называемая SZ-скрутка отдельных витых пар. Большинство четырехпарных горизонтальных кабелей СКС отличается «рыхлой» конструкцией сердечника, а необходимую форму изделию придает оболочка. При таком исполнении функция принудительного задания шага повивной скрутки возлагается на сепаратор. Для этого ему придается винтообразная форма с постоянным шагом скрутки. Положительным результатом такого приема наряду с некоторым улучшением передаточных характеристик кабеля является увеличение его механической стабильности при воздействии многочисленных изгибов и сдавливающих воздействий, что характерно для прокладки горизонтальных кабелей по достаточно извилистым кабельным трассам внутри здания.

Увеличение расстояния между влияющими парами для сокращения величины межкабельной переходной помехи на уровне конструкции кабеля состоит в искусственном пространственном разнесении осей сердечников исключительно механическими средствами. Это достигается несколькими основными способами.

Первый из них применяется к линейным кабелям с традиционной круглой формой поперечного сечения. Он состоит в целенаправленном увеличении толщины оболочки поясной изоляции сверх пределов, необходимых для обеспечения механически стабильной конструкции и защиты от различных внешних воздействий. Чтобы погонная масса кабеля не возрастала чрезмерно и его гибкость не слишком снижалась, внутренняя поверхность оболочки выполняется в виде профиля (см. Рисунок 3а).

Технически интересный вариант уменьшения межкабельной переходной помехи предложен норвежской компанией Draka. Для кабельной системы STAR Real10 UTP, выпускаемой известным швейцарским производителем Reichle & De-Massari, был разработан кабель с двухслойной оболочкой. Такая структура — наряду с сохранением более удобной в процессе прокладки круглой формы — позволяет обеспечить необходимую гибкость изделия. Еще одна особенность состоит в наличии между оболочками дополнительного пленочного экрана, который, однако, гальванически не соединяется с экраном розеточного модуля и не подключается к земле (технология WAve Reduction Patterns, WARP). Экран работает только на отражение, и эффект от его применения заметно проявляется только в области высоких частот, т. е. там, где проблема межкабельных переходных влияний стоит наиболее остро. Такой кабель занимает промежуточное положение между экранированными и неэкранированными конструкциями, объединяя в себе их положительные свойства.

Второй способ предполагает сохранение такой же толщины оболочки поясной изоляции, как и в более ранних конструкциях. Тогда требуемая величина разнесения осей сердечников достигается за счет увеличения эффективного внешнего диаметра.

В сечении кабель имеет эллиптическую или квазиэллиптическую форму, а большая ось этого эллипса — регулярную пространственную закрутку с шагом в несколько десятков миллиметров. Такая закрутка обеспечивается за счет использования плоских двухсекционных сепараторов винтообразной формы. Пример практической реализации подобного решения в серийной продукции — кабель CopperTen, один из ключевых элементов СКС TrueNet компании ADC KRONE (см. Рисунок 3б). Особые функции сепаратора подчеркиваются специальным термином «эллиптический дистанционный элемент» (elliptical offset filler). Или же увеличение эффективного внешнего диаметра достигается при помощи круглого корделя с большим поперечным сечением, который в виде спирали наложен сверху на кабельный сердечник. Этот принцип лежит в основе кабеля LANMark 10G UTP, который производит Berk-Tek.

В некоторых ситуациях разработчик использует сочетание прямого сепаратора и корделя. Такой подход предложила компания NORDX.

В кабеле 10GX, одном из ключевых компонентов продукта из состава кабельной системы IBDN, применена реализующая его технология SpiralFlex (см. Рисунок 3г).

КОНСТРУКЦИИ КОММУТАЦИОННЫХ ПАНЕЛЕЙ И ИНФОРМАЦИОННЫХ РОЗЕТОК

В коммутационных панелях применяются те же методы подавления внешней переходной помехи, что и в линейных кабелях, с естественной коррекцией в соответствии с различным назначением и дизайном коммутационных и кабельных изделий.

В отношении межэлементной сос-тавляющей переходных влияний эта процедура реализуется двумя различными способами. Первый основан на уменьшении длины взаимодействия двух цепей — влияющей и подверженной влиянию. Второй предусматривает увеличение расстояния между отдельными модулями.

Рисунок 4. Принцип технологии MatriX IDC.

При реализации первого подхода каждая розетка разъема снабжается четырьмя индивидуальными оконцевателями витых пар, которые монтируются на тыльной стороне модуля с взаимным разворотом на 90? (см. Рисунок 4). При таком дизайне розетки любая пара контактов IDC всегда перпендикулярна любой соседней паре, в результате уровень их электромагнитной связи заметно снижается. Оригинальность и новизна такого исполнения подчеркивается некоторыми производителями путем регистрации отдельной торговой марки. Так, в розеточных модулях серии HXJ6A, входящих в состав СКС NEXTSPEED Ascent 10GbE компании Hubbell, она именуется MatriХ IDC. По сравнению с оконцевателями традиционной конструкции этот прием гарантирует увеличение значения параметра ANEXT примерно на 15 дБ во всем частотном диапазоне при его абсолютном значении на уровне не менее 70 дБ на частоте 100 МГц.

Данное решение востребовано как в моноблочных коммутационных па-нелях, так и в отдельных модулях для наборных панелей и информационных пользовательских розеток. Оно позволяет сохранить однорядное расположение розеточных модулей. Это улучшает эстетический вид панели, а также существенно облегчает нанесение пользовательской маркировки и ее считывание в процессе эксплуатации кабельной системы.

Прием, состоящий в увеличении расстояния между отдельными разъемами, технически более прост, не требует изменения дизайна внешних компонентов розетки и поэтому более распространен. При его реализации широко практикуется ранее не характерное для большинства американских производителей блочное и модульное исполнение панели. Для сохранения плотности компоновки в 24 порта на 1U монтажной высоты соседние модули могут располагаться на двух различных уровнях. Иногда модули размещают в шахматном порядке (по схеме offset jack positioning, как в 24-портовой наборной панели компании ADC KRONE), а также друг над другом (блочная панель UMP компании Systimax Solutions) (см. Рисунок 5).

Рисунок 5. Универсальная блочная панель UMP из состава СКС GigaSpeed X10D (компании Systimax Solutions).

В розеточных модулях для подключения 10-гигабитных кабелей UTP могут применяться — аналогично линейным кабелям — отражающие экраны (см. Рисунок 6). Такой подход уже доказал свою высокую эффективность в ряде изделий Категории 6(например, в разъемах системы 210 компании Siemon). Отсутствие требований по обеспечению механической гибкости приводит к тому, что этот компонент очень легко вводится в конструкцию модуля, поэтому по-пулярность такого решения несколько выше по сравнению с линейными кабелями. В отличие от классических разъемов STP в розеточных модулях неэкрани-рованных 10-гигабитных систем экран охватывает только область оконцевателей. Благодаря наличию экранов конструктивное исполнение оконцевателей остается неизменным, как и технология установки розеточных модулей на линейные кабели. Дополнительно экран позволяет уменьшить пространственный разнос отдельных модулей, за счет чего мож-но сохранить традиционное однорядное расположение розеток на лицевой пластине коммутационной панели.

При установке элементов разъемного соединителя на симметричный кабель неизбежно нарушается фабричная скрутка витой пары. Это влечет за собой потерю ее балансировки и резкое увеличение мощности излучения в окружающее пространство. Единственный реальный способ подавления этого нежелательного явления до приемлемого уровня — применение пассивных компенсационных схем. Смысл решения заключается в целенаправленном управлении процессом разбалансирования системы, в состав которой входят последовательно соединенные провода витой пары, контакты вилки и проводники токоведущих элементов розетки разъема. Цель состоит в том, чтобы нежелательные помеховые составляющие, возникающие в вилке и розетке, были равны по амплитуде, но противоположны по фазе, т. е. вычитались друг из друга.

В первую очередь эффективность функционирования пассивных компенсационных схем определяется величиной фазового сдвига между векторами вычитаемых сигналов. Последний параметр пропорционален частоте и расстоянию между областями появления помехи. С учетом этого обстоятельства в тех ситуациях, когда цепи передачи сигналов в розеточной части выполняются на основе печатной платы, компенсационная схема располагается на минимально возможном расстоянии от области возникновения переходной помехи, фактически под контактами вилки. Такой прием использован, например, в розетках Systimax. В разъеме 10GX для элементной базы IBDN компании Belden-CDT применена аналогичная технология, продвигаемая производителем под торговой маркой FlexPoint PCB.

Рисунок 6. Розеточные модули систем 10G Ethernet с отражающим экраном: а) EXTREME 10G из состава СКС NextLAN 10G компаний Leviton и Superior Essex; б) Real10 UTP из состава СКС freenet компании Reichle & De-Massari.

10-гигабитные розеточные модули для применения с кабелями расширенной Категории 6а имеют достаточно традиционный внешний дизайн. Уменьшение их монтажной глубины достигается путем использования разрезного оконцевателя, а для более эффективного баланса цепей переда-чи в известных конструкциях прибе-гают к двум технологическим приемам. Во-первых, при установке в ножи оконцевателя провода витой пары не развиваются, а необходимая раскладка по контактам розетки создается за счет внутреннего скрещивания токопроводящих дорожек на печатной плате или токоведущих шин мо-ноблочных контактов. Во-вторых, по-давление излучения в окружающее пространство происходит посредством уменьшения расстояния между осями ножей контактов IDC отдельных пар при сохранении габаритов задней части модуля. Это хорошо заметно по увеличенной ширине пластиковой перемычки между оконцевателями отдельных пар (см. Рисунок 6а).

В случае 10-гигабитных розеточных модулей, при сравнении с менее скоростными аналогами, обращает на себя внимание значительно большая популярность приема задней торцевой подачи кабелей в область расположения оконцевателя. Это обусловлено, вероятно, возможностью применения организатора витых пар для их принудительного оптимального расположения в области контактов IDC (см. Рисунок 7а).

ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТОВ НА БАЗЕ СКС 10G UTP

Реализация проектов кабельной проводки для поддержки 10GBaseT облегчается тем, что она обратно совместима по отношению к менее скоростным продуктам по всему комплексу характеристик: логистических, технических и инсталляционных. При транспортировке, а также в процессе проектирования и выполнения монтажных работ может применяться, с определенными оговорками, практически весь арсенал приемов, наработанных для элементной базы Категорий 5, 5е и 6.

Несколько американских производителей предлагают функционально полные решения по построению 10-гигабитной неэкранированной проводки с максимальной длиной тракта 100 м. Эти решения (см. Таблицу 1) включают в себя линейные кабели, шнуровые изделия разной длины, коммутационные панели для технических помещений и информационные розетки для установки на рабочих местах пользователей. В соответствии со сложившейся в отрасли традицией, решению присваивается собственная торговая марка для облегчения его продвижения на рынке. В ее наименовании часто присутствует индекс 10 или 10G, который указывает на возможность поддержки передачи сигналов 10BaseT.

Рисунок 7. Неэкранированные розеточные модули для поддержки 10GBaseT: а) 10GX от Belden-CDT; б) MSG500 от Systimax Solutions; в) Nextspeed Ascent от Hubbell.

Из-за достаточно большой погонной массы и увеличенного внешнего диаметра (см. Таблицу 2) поставка соответствующих кабельных изделий осуществляется на катушках общей длиной от 305 до 1250 м. Для поддержания преемственности в способе монтажа, облегчения складского хранения и обеспечения удобства транспортировки изделия пакуются в картонные коробки. При этом, однако, в коробку помещается не самонесущая бухта кабеля, а его 1000-футовая катушка (упаковку Reel-in-Box используют в составе своих СКС компании ADC KRONE, Siemon и Superior Essex).

Несмотря на возросшую сложность конструкции неэкранированных кабельных изделий Категории 6а разработчикам удалось добиться сохранения привычных монтажных характеристик. Так, серийно производимые кабели имеют допустимый минимальный радиус изгиба в четыре внешних диаметра, а максимальное усилие натяжения при прокладке по-прежнему ограничивается величиной 100-110 Н.

Инсталляционные кабели горизонтальной подсистемы укладывают в регулярные жгуты во всех разновидностях кабельных каналов (лотки, закладные трубы, короба и т. д.). Наряду с улучшением внешнего вида готового объекта данный прием позволяет более полно задействовать полезную площадь поперечного сечения канала. Однако при большом их количестве кабели слишком плотно располагаются в его замкнутом пространстве, что в сочетании с регулярной укладкой сопровождается увеличением электромагнитной связи витых пар и приводит к резкому росту мощности межкабельной наводки на частотах свыше 250-300 МГц.

Механизм возникновения этой помеховой составляющей подсказывает два основных способа борьбы с ней на уровне проектных решений. Первый основан на уменьшении длины взаимодействия за счет принудительного отказа от применения регулярной укладки и замены ее на квазибифиллярную.

Второй опирается на свойство конечной жесткости инсталляционных кабелей, которая зависит от материала проводников, структуры сердечника, наличия сепаратора и внешней оболочки. С сокращением числа кабелей в канале расстояние между ними увеличивается, для чего максимально допустимый коэффициент заполнения кабельного канала уменьшается в полтора раза.

В отличие от нормируемого стандартом TIA/EIA-569-A значения 0,6 при проектировании неэкранированных 10-гигабитных систем производители устанавливают свои внутрифирменные стандарты, где предельное значение этого параметра составляет 0,4. Наряду с увеличенным внешним диаметром кабелей появляется необходимость соответствующей коррекции действующих и привычных для большинства проектировщиков значений величины емкости каналов различных видов в отношении кабелей UTP.

Специалистам, эксплуатирую-щим СКС, хорошо знакома проблема обеспечения аккуратной ук-ладки коммутационных шнуров, которую, несмотря на многочисленные ухищрения разработчиков элементной базы, не удается решить в полном объеме с помощью существующих конструкций организаторов. Как известно, преимущества любого технического решения часто явля-ются прямым продолжением его не-достатков. Применительно к технике СКС невозможность обеспече-ния регулярной укладки коммутационных шнуров приводит к настолько эффективному уменьшению их электромагнитной связи, что практически снимает проблему появления в этой части тракта заметной межкабельной переходной помехи.

Таблица 1. Неэкранированные кабельные системы для поддержки функционирования сетевых интерфейсов 10G Ethernet.

При оформлении элементной базы оптической подсистемы для 10 Gigabit Ethernet широкое распространение получила цветовая маркировка механических элементов тракта передачи (оболочки коммутационных шнуров, розетки оптических разъемов и т. д.) бирюзовым цветом (морской волны). Как стандарт де-факто, этот цвет становится отличительным признаком пассивного оборудования для передачи 10-гигабитных информационных потоков, поэтому его использование начинает распространяться и на медножильную часть проводки. В качестве иллюстрации сошлемся на систему GigaSpeed X10D, где сепаратор витых пар вилки коммутационных шнуров изготовлен из пластмассы бирюзового цвета и хорошо виден через прозрачный корпус. Для повышения эффективности визуальной идентификации в этой же системе применен принцип «цвет к цвету». В частности, пластик бирюзового цвета использован для формирования внутренней части гнезда розеточного модуля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленный нами материал дает возможность подвести некоторые итоги.

  1. В настоящее время промышленность решила задачу создания функционально полной 10-гигабитной структурированной проводки на основе неэкранированной элементной базы, по кабельным трактам которой сигналы 10GBaseT могут передаваться с заданным качеством на расстояние вплоть до 100 м.
  2. Степень стандартизации на компонентном и системном уровнях позволяет приступить к формированию рынка медножильной 10-гигабитной структурированной проводки еще до официального принятия стандарта, ожидаемого не ранее середины 2006 г. Производители предлагают законченные комплексы технических средств для создания полного тракта передачи, который по своим качественным показателям полностью отвечает требованиям классической четырехконнекторной модели горизонтальной подсистемы СКС.
  3. Необходимость решения комплекса сложных инженерных задач по обеспечению требуемых качественных показателей тракта передачи нередко приводит к объединению усилий двух компаний, одна из которых специализируется на разработке и изготовлении коммутационного оборудования, а другая — на проектировании и выпуске кабельных изделий.
  4. Серийная неэкранированная техника для построения 10-гигабитных кабельных трактов структурированной проводки обеспечивает полную преемственность в отношении своих менее скоростных аналогов в плане технологии инсталляционных работ в линейной части и в технических помещениях.
  5. С точки зрения требуемой механической прочности кабельного канала неэкранированные линейные 10-гигабитные кабели, вследствие увеличения внешнего диаметра практически эквивалентны традиционным конструкциям Категории 7 с общим и индивидуальным экраном отдельных витых пар. Однако ввиду необходимости обеспечения широкого пространственного разнесения отдельных кабелей под 10-гигабитные неэкранированные конструкции требуется выделить примерно в полтора раза большую площадь поперечного сечения канала.
  6. В 10-гигабитных неэкранированных системах модульный дизайн коммутационной панели имеет определенные технологические преимущества по сравнению с моноблочным исполнением. Такой подход позволяет обеспечить соблюдение норм по межэлементной помехе на панелях и в информационной розетке рабочего места с единых конструкторских и технологических позиций.

Андрей Семенов — директор центра развития «Ай-Ти СКС». С ним можно связаться по адресу: Asemenov@it.ru.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями