Системы мультимедийной проводки

Во многих странах информационная проводка в жилом доме состоит из двух частей: коаксиального тракта для передачи телевидения и симметричного тракта для Internet. При этом применяются два типа розеток: коаксиальный кабель оканчивается коаксиальной розеткой, а симметричный кабель — как правило, розеткой RJ45. Однако, в Германии, например, получила значительное распространение система, в которой по одному четырехпарному кабелю работают все информационные службы — телефон, телевидение, Internet. При этом вместо модулей RJ45 применяются специализированные розетки.

В то же время существуют две другие кабельные системы, занимающие промежуточное положение между описанными выше. В одной используются раздельные кабели, но совмещенная мультимедийная розетка (компания R&M). В другой — четырехпарный экранированный кабель заканчивается розеткой со сменными вставками, чем достигается поддержка мультимедийных приложений.

Итак, мы имеем следующие системы мультимедийной информационной проводки:

• коаксиальный и симметричный кабели и соответствующие отдельные розетки;
• коаксиальный и симметричный кабели и общая мультимедийная розетка;
• четырехпарный, дважды экранированный кабель и розетка со сменными вставками;
• четырехпарный, дважды экранированный кабель и специальная розетка, без модулей RJ45.

Первая система далее не рассматривается, поскольку она подробно разобрана в статье автора «Мультимедийная проводка для загородного дома» (см. мартовский номер «Журнала сетевых решений/LAN», за 2005 г.). Во второй системе основное значение придается мультимедийной комбинированной розетке. В третьей главенствующую роль играет розетка со сменными вставками, которые имеют коаксиальные и симметричные выходы. Наконец, в четвертой системе мультимедийность достигается путем применения сменных соединительных шнуров, на концах которых устанавливаются коаксиальные или симметричные разъемы. Далее подробно рассматриваются мультимедийные кабельные системы, при этом особое внимание уделяется соединительным устройствам.

МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ РОЗЕТКИ

Розетка R&M. Новая розетка от Reichle&De-Massari (R&M) позволяет совместить все информационные приложения: кабельное телевидение, спутниковое телевидение, радиовещание в УКВ-диапазоне, Internet, ISDN и аналоговый телефон. При этом кабельная часть мультимедийной проводки остается раздельной: телевидение и радиовещание используют коаксиальный кабель, а Internet, ISDN и аналоговый теле-фон — один или два симметричных кабеля, подключенных к единой розетке. Такая розетка (см. Рисунок 1) имеет пять гнезд: три — для коаксиальных соединений и два — для симметричных. Характеристики розетки приведены в Таблице 1.

Но зачем устанавливать такую сложную розетку, если можно смонтировать две розетки — для коаксиальных и симметричных подключений, каждая из которых в отдельности несколько проще? Одна розетка и компактней, и надежней, благодаря чему достигается экономия места на стене и трудозатрат при монтаже. Выбор же всегда за пользователем, который должен оценить, насколько для него важны мультимедийность, а также площадь стены и трудозатраты.

Розетка AMP Netconnect. В распределительной системе AMP CO Plus от AMP Netconnect используется универсальная розетка, к которой предлагается множество сменных вставок. Четырехпарная розетка имеет экранированный корпус, в который вставлен оконцеватель (кабельный разъем) MARK II. Кабель заделывают в оконцеватель с задней стороны (см. Рисунок 2), а с передней в него просто «вставляются» разнообразные сменные вставки. Таким способом обеспечивается мультимедийность розетки.

В составе соединительной системы AMP CO Plus имеются следующие вставки: сдвоенные — телевизионная и компьютерная (см. Рисунок 3); с двумя гнездами RJ45; для двух телефонов и одного компьютера; для четырех телефонов. Из одиночных вставок есть практически любые: Категории 7 (на базе разъема TERA), для питания через сеть Ethernet, для Gigabit Ethernet и множество других.

Для смены вставки надо снять наличник (лицевую панель), вынуть старую вставку и установить новую — вот и вся операция. Таким образом, сеть Fast Ethernet можно заменить на телефонную и телевизионную, а эту последнюю — на сеть 1000BaseT или 10GBaseT — все делается в считанные минуты.

В качестве примера опишем самую широкополосную четырехпарную вставку AMP CO Plus Insert Category 7/7A с полосой 1 ГГц. Испытания системы AMP CO Plus с этой вставкой показали, что она соответствует Классу FA по стандарту IS11801. Вставка совместима с розеткой на рабочем месте и с панелью переключений в отсеке связи. Eе рекомендуется использовать с кабелем PiMF на 1200 МГц. Примененный в конструкции вставки соединитель TERA соответствует стандарту IEC 61076-3-104 последней редакции. Вносимые вставкой потери составляют менее 0,6 дБ на частоте 1000 МГц, а переходное затухание (NEXT Loss) — более 47 дБ на этой же частоте. Возвратные потери (Return Loss) превышают 8 дБ на 1 ГГц.

Тракт со вставкой Insert Category 7/7A способен поддерживать следующие приложения: 10Gigabit Ethernet (10GBaseT), Gigabit Ethernet (1000BaseT), а также все менее скоростные. Более подробно соединитель TERA будет рассмотрен ниже.

СИСТЕМЫ KERPEN И SIEMON

Сами по себе розетки Kerpen (Рисунок 4) и Siemon (Рисунок 5) мультимедийными не являются. Свойство мультимедийности им придают соединительные шнуры, специально разработанные для этой цели. Такие шнуры с одного конца всегда имеют «материнский» разъем (EC7 для Kerpen и TERA для Siemon), а на другом конце — необходимый разъем для подключения приложения. Смена приложения производится простой заменой одних шнуров на другие, имеющиеся в комплекте кабельной системы, причем эта операция выполняется как на рабочем месте, так и в комнате связи. Розетка Kerpen отличается от розетки Siemon тем, что контактные штыри у нее круглые и они выступают за плоскость соединения, в то время как контакты Siemon плоские и находятся в глубине розетки. В остальном системы Kerpen и Siemon похожи, включая характеристики балунов, шнуров и соединителей.

Компания Kerpen предложила проводку с полосой 1500 МГц. Широкополосная кабельная система Kerpen ELine 1200 имеет весь необходимый набор кабелей, шнуров, балунов как для телевизионной, так и для компьютерной распределительных систем. В состав кабельной системы ELine 1200 включено довольно много компонентов. Непосредственно в помещение подается кабель MegaLine 8 с соединителем EC7. Этот разъем позволяет одновременно подключить телевизор, компьютер и телефон.

В систему Kerpen ELine 1200 входит множество различных шнуров для поддержки конкретных приложений. Все эти шнуры на одном конце имеют разъем EC7, а на другом — разъем для соответствующего приложения: RJ11 — для телефона, RJ45 — для компьютера, балун и разъем типа F, или МЭК — для телевизора. Шнур для Gigabit Ethernet с одного конца армирован четырехпарным разъемом EC7, а с другого — оканчивается модернизированным разъемом RJ45, характеристики которого полностью соответствуют этому высокоскоростному режиму.

Кроме свойства мультимедийности, соединитель Kerpen ELine EC7 отличается многофункциональностью. Это означает, что каждая из четырех пар контактов может быть задействована для любого приложения. К оконечному разъему EC7 можно подключить два компьютера, либо телевизор, компьютер и телефон, либо три телефона и факс-аппарат. Подобная многофункциональность каждой пары контактов делает кабельную сеть, выполненную на базе линий Kerpen ELine 1200 EC7, очень удобной при использовании в отдельных домах (коттеджах) или в малых офисах.

Определяющим компонентом кабельной линии Kerpen ELine 1200 EC7 для достижения требуемой широкополосности является кабель MegaLine 8. Четырехпарный, с индивидуально экранированными парами (PiMF), этот кабель имеет рабочую полосу до 1500 МГц. Защищенность (соотношение сигнал/шум) на частоте 1500 МГц достаточна и допускает его использование до этой частоты в сети передачи данных.

Несколько иного подхода к разработке мультимедийных систем придерживается компания Siemon. Ею предложен соединитель под маркой TERA, конструкция которого полностью отлична от традиционного RJ45. Контакты гнезда TERA расположены на двух уровнях: верхнем и нижнем. Два левых верхних контакта предназначены для телевидения (если смотреть на гнездо TERA спереди, см. Рисунок 5). По правым верхним и нижним парам контактов может работать компьютерная сеть, а оставшуюся левую нижнюю пару контактов рекомендовано отвести под голосовую связь (телефон). К розетке TERA допускается подсоединять однопарные, двухпарные и четырехпарные шнуры.

Первоначально соединитель марки TERA предназначался для кабельных систем Категории 7 (до 600 МГц). В последнее время, в связи с разработкой Категории 8, появились сведения о рассмотрении его в качестве стандартного для подобных кабельных систем. Его широкополосность расширена до 1200 МГц, так как, согласно разрабатываемым стандартам, проводка Категории 8 имеет именно такую рабочую полосу. Кабель TERA на 1200 МГц в каталоге Siemon не описан. Насколько можно судить, его изготавливает кто-то из партнеров компании. Отметим, что компания Teldor опубликовала полное описание и характеристики кабеля
с таким же названием (TERA).

Основным соединителем для индивидуально экранированных кабельных систем в настоящее время является TERA. В каталогах AMP Netconnect и Corning имеется соединительное оборудование, выполненное на базе этого разъема. Кабельный разъем (оконцеватель) Mark II AMP Netconnect не является комплектным соединителем: для его использования в системе необходимы адаптерные вставки. Применяемая адаптерная вставка представляет собой модификацию гнезда TERA. Таким образом, именно соединитель TERA становится фактически общепризнанным для кабельных систем с полосой 1200 МГц. Скорее всего, он же будет использоваться и в системах с более широкой полосой.

КАБЕЛИ ДЛЯ МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ СИСТЕМ

Для мультимедийных систем в проводке первых двух типов (см. введение) применяются широко распространенные кабели, как коаксиальные, так и симметричные. Коаксиальные кабели, заделываемые в розетку R&M (см. Рисунок 1), имеют наружный диаметр от 4,2 до 7,5 мм, при этом диаметр внутреннего проводника составляет от 0,5 до 1,2 мм. Такие размеры имеют множество коаксиальных кабелей, выпускаемых десятками компаний. Это так называемые «телевизионные спуски». Наиболее известный из них — кабель типа RG6 (по американской классификации).

Компания R&M предлагает свой кабель марки KOX996 со следующими характеристиками: внутренний проводник — медная проволока, диаметр 1,1 мм; изоляция — пористый полиэтилен, диаметр 5,0 мм; внешний проводник — комбинированный, состоящий из алюмо-полиэфирной фольги и оплетки медной посеребренной проволокой; оболочка — из поливинилхлорида, диаметр 7,0 мм; волновое сопротивление — 75 Ом; коэффициент экранирования (экранное затуание) > 90 дБ. Он пригоден для использования в сетях кабельного и спутникового телевидения.

Симметричные «витопарные» кабели также выпускаются большим количеством компаний. Для мультимедийной проводки рекомендуются кабели Категории 5e как наиболее массовые и удовлетворяющие домашним потребностям. Компания R&M предлагает следующие кабели: неэкранированный, экранированный фольгой и дважды экранированный фольгой и оплеткой. Все они содержат четыре пары с проводниками 0,5 мм (AWG24), имеют рабочую полосу 125 МГц и полностью удовлетворяют требованиям Категории 5e.

Несколько сложнее ситуация с кабелями для мультимедийных проводок третьего и четвертого типов (см. введение к статье). Эти четырехпарные, дважды индивидуально экранированные кабели достаточно сложны в производстве, поэтому их выпускает ограниченное число компаний. Все кабели (Таблица 2) созданы на базе определенной конструктивной схемы (см. Рисунок 6). Провода выполнены из медной голой проволоки диаметром 0,64 мм (AWG22), которая покрыта обычно трехслойной (пленка — пористый слой — пленка) изоляцией из полиолефина. Провода скручены в четыре пары, а каждая пара имеет экран из алюмо-полимерной пленки, наложенной вдоль, с большим перекрытием (фольгой наружу). Экранированные пары скручены в сердечник вокруг дренажного проводника, и этот сердечник сверху покрыт оплеткой из луженой медной проволоки. Оболочка выполнена либо из поливинилхлорида (ПВХ), либо из безгалогенного, малодымного компаунда (LSZH).

Компания TELDOR выпустила кабель 1200M-GIGADOR, полностью соответствующий требованиям Категории 8, с проводниками 0,64 мм (Таблица 3). Телевизионный сигнал передается только по одной паре (из четырех экранированных пар), поэтому главным требованием к подобным кабелям становится уменьшение затухания. Так как по этому кабелю предусматривается передача и других сигналов, параметр «переходное затухание на ближнем конце» (NEXT Loss) остается актуальным, но к нему в высокочастотной области предъявляются значительно меньшие требования, чем в низкочастотной. Объясняется это тем, что компьютерные сигналы в настоящее время в области высоких частот не передаются — современные компьютерные сети работают в основном в полосе до 100 МГц и лишь осваивают диапазон до 500 МГц. Затухание на частоте 1200 МГц является довольно значительным, но все же самым низким из известных для кабелей Категории 8. Вместе с тем затухание и NEXT Loss на этой частоте практически сравнялись между собой, так что в компьютерных сетях на верхних частотах кабель 1200M-GIGADOR использовать не представляется возможным. Что касается экранирования пар кабеля, то достигнутый результат не очень высокий: на коаксиальных кабелях с аналогичными экранами (фольга + оплетка) достигается экранное затухание 100 дБ и выше.

Остальные параметры кабеля 1200M-GIGADOR, не приведенные в Таблице 2, необходимы для обеспечения функционирования компьютерных сетей с приемлемым качеством. Поэтому мы констатируем их соответствие требованиям к кабелям Категории 8, разработанным подкомитетом ISO/IEC JTC1 SC25. Однако следует помнить, что высокие характеристики всего тракта передачи удается сохранить только в случае, если кабель заделывают в соответствующие соединители. 

Компания Corning Cable Systems также предложила компоненты кабельной системы с полосой 1200 МГц под маркой FutureCom. Дважды экранированный кабель S-STP 1200/22 Категории 7+ имеет характеристики, близкие к аналогичным кабелям Kerpen и Teldor.

Подобные кабели широко применяются в Германии. Наибольшие сложности возникают при разделке этих кабелей и заделке их в специализированные розетки (см. Рисунки 4 и 5). Для этого Kerpen и Siemon выпустили разделочный инструмент и подробнейшие инструкции в виде видеофильмов по разделке кабелей и заделке их в мультимедийные розетки.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Обычно телевидение по дому распределяется по коаксиальной сети с импедансом 75 Ом. Симметричную проводку с импедансом 100 Ом можно связать с 75-Омной коаксиальной сетью балуном — устройством сопряжения этих двух систем. Такой балун, армирующий конец соединительного шнура, имеется и в составе Siemon TERA, и в составе Kerpen ELine 1200. У AMP Netconnect подобного шнура нет, а балун входит в соответствующую адаптерную вставку системы AMP CO Plus.

В качестве примера соединительного шнура, оснащенного балуном, рассмотрим TERA Video Balun Cord. Один конец шнура оканчивается балуном, а другой армирован однопарным разъемом TERA. Балун TERA обеспечивает лучшее решение по распространению ТВ-сигнала через структурированную проводку, исторически предназначенную для передачи голоса и данных. При этом задействуется только одна пара в четырехпарном кабеле. Использование балуна минимизирует расход материала и стоимость работ, поскольку для распределения сигналов всех видов применяется один кабель. На каждом конце симметричного тракта необходим шнур с балуном. Более подробно передача телевидения по симметричной проводке рассмотрена в статье автора «Телевидение по витой паре» (см. декабрьский номер «Журнал сетевых решений/LAN» за 2003 г.).

Аналогичный балун имеется и в системе Kerpen ELine 1200, только шнур у него заканчивается не разъемом TERA с плоскими контактами, а разъемом EC7 с круглыми контактами. В остальном балуны мало отличаются друг от друга. Соответствующие устройства имеются и у других компаний, выпускающих структурированную проводку, поскольку передача телевидения по симметричному кабелю становится довольно распространенным приложением.

В систему AMP Communication Outlet Plus входит телевизионная вставка TV Insert для видео- и ТВ-приложений. Она позволяет передавать по витым парам сигналы от видеокамер, видеомагнитофонов, а также цифровые теле- и радиосигналы в частотной полосе до 862 МГц. Использованный во вставке разъем типа F является стандартным для кабельного и спутникового ТВ и обеспечивает хорошие характеристики передачи на частотах до 2 ГГц. Его волновое сопротивление 75 Ом согласуется со 100 Ом у витой пары при помощи балуна (согласующего устройства), находящегося во вставке.

Для распределения телевизионных сигналов по симметричной кабельной системе обычно используется нижняя часть полосы частот. Вследствие экономических соображений большинство сигналов, передаваемых по широкополосным кабельным сетям, в настоящее время расположены ниже 450 МГц. Желательно, чтобы телевизионный тракт имел затухание не более 20-30 дБ. В случае построения горизонтальной линии на основе кабеля AMP PiMF 600 МГц (Категория 7) длина линий не должны превышать следующих значений: 50 м — на частотах до 450 МГц, 40 м — при 450-600 МГц, 25 м — при 600-862 МГц. При использовании кабеля PiMF 1200 МГц длина линии удваивается.

ОСОБЕННОСТИ МУЛЬТИМЕДИЙНОЙ ПРОВОДКИ

Применять индивидуально экранированную проводку только для компьютерных сетей — дело малоперспективное. За 11 лет — с 1995 по 2006 гг. частотная область, занимаемая с этой целью, расширилась со 100 МГц (100BaseT) до 500 МГц (10GBaseT). Да и скорость передачи в компьютерных сетях, требующая частотной полосы 500 МГц, только осваивается. До массовой реализации таких сетей еще довольно далеко, а в условиях низовой проводки они вообще вряд ли имеют смысл.

Попытаемся ответить на вопрос: зачем нужна проводка с шириной полосы 1200 МГц в компьютерных сетях будущего? Давайте вспомним судьбу Категории 7. Она предложена в 1996 г. в Германии, и тогда тоже не очень знали, зачем это нужно. Но вот прошло 10 лет, и оказалось, что Категория 7 как нельзя лучше подходит для 10Gigabit Ethernet (10GBaseT), тогда как Категорию 6 для поддержки этого приложения пришлось спешно дорабатывать (теперь это Категория 6а).

Другое дело — передача телевидения. Для нее уже сейчас необходима полоса до 862 МГц, а с развитием спутникового цифрового ТВ ее потребуется еще больше расширить. Так что закладываемая сейчас широкополосность для домовых мультимедийных проводок до 1200 МГц уже востребована для ТВ, а в будущем, возможно, понадобится ее расширение до 1500 МГц. Таким образом, ширина полосы мультимедийной кабельной системы определяется не компьютерной сетью, а телевидением.

В четырехпарном кабеле телевидение занимает только одну экранированную пару. Компьютерная сеть (например, 100BaseTX) — еще две; оставшуюся пару обычно рекомендуют отводить для телефонии. Радиовещание функционирует по той же паре, что и телевидение, поскольку передается в УКВ-диапазоне. Мы видим, что один четырехпарный экранированный кабель обеспечивает все информационные потребности. При необходимости (а она возникает все чаще и чаще) последняя, четвертая пара может быть использована для передачи данных по управлению домом. В этом случае появляется возможность создать на основе проводки описанного типа систему управления «умным домом».

Наиболее требовательно к широкополосности кабельной системы телевидение. Компьютерная проводка в настоящее время имеет максимальную широкополосность 600 МГц (Категория 7), с расширением до 1000 МГц. Таким образом, вся полоса 1200 МГц сейчас не используется ни одной из служб. Но кабельные системы всегда строились с запасом на будущее.

Давид Гальперович — старший научный сотрудник ОКБ кабельной промышленности, кандидат технических наук. С ним можно связаться по тел.: (495) 583-5472.