Кабельная система Класса EA с полосой 500 МГц стандартизована полностью. Необходимые для создания такой системы компоненты, в том числе кабели, соединители и шнуры, из которых собирают линии проводки Класса EA, выпускают несколько производителей. Все эти компоненты соответствуют Категории 6A по стандарту ISO/IEC 11801:2002 (Поправки 1 и 2), которая по некоторым параметрам отличается от Категориями 6A по стандарту TIA/EIA 568B.2-10. (Подробно о различиях между Категориями 6A и 6A рассказывается в статьях Г.-Ю. Нитхаммера и С. Логинова в «Журнале сетевых решений/LAN» за октябрь 2009 года.)

Выпускаемые кабели превосходят требования стандартов IEC 61156-5 и 61156-6. Соединители соответствуют форм-фактору RJ45 и удовлетворяют требованиям IEC 60603-7-51 с запасом. Далее мы рассмотрим компоненты Категории 6A, собранные тракты Класса EA и результаты их испытаний в специализированной лаборатории Delta (Дания).

Правомерен вопрос: почему рассмотрение ограничивается только экранированными кабельными системами для передачи 10 Гбит/с? Совсем недавно на него получен довольно убедительный ответ. Независимая лаборатория по испытаниям электромагнитной совместимости GHMT (Германия) в течение года проводила исследование кабельных систем разных производителей. Испытания проходили три системы U/UTP, одна — F/UTP и две — S/FTP, при этом исследовалось влияние радиочастотных полей, сильных токов, импульсных помех, магнитных полей, электростатических разрядов. Измерялся также параметр ANEXT (переходные межкабельные влияния).

В итоге проверку прошли пять кабельных систем (первая система U/UTP — СКС 00 — не выдержала отборочных испытаний). Результаты тестирования остальных (от СКС 01 до СКС 05), представленные в Таблице 1, свидетельствуют о том, что по показателю электромагнитной совместимости неэкранированные кабельные системы непригодны для 10 Gigabit Ethernet.

СОЗДАНИЕ ПРОВОДКИ КЛАССА EA

Когда в 2006 году был принят стандарт на 10 Gigabit Ethernet (10GbaseT), многие ожидали, что проводка для этого приложения будет создана довольно быстро. Но все оказалось не так просто. Только в феврале 2008 года американские организации TIA/EIA опубликовали стандарт на проводку Категории 6A, удовлетворяющую требованиям 10GbaseT. Примерно в это же время международные организации ISO/IEC утвердили нормы для всего тракта Класса EA, где, правда, отсутствовали требования на компоненты Категории 6A, из которых и собирается тракт Класса EA. В очередной раз путаница стандартов тормозила внедрение нового приложения.

Рисунок 1. Различия в требованиях к характеристикам NEXT для трактов Класса E<sub>A</sub>.Различие стандартов TIA/EIA и ISO/IEC состоит в том, что требования TIA/EIA к тракту Категории 6A по NEXT допускают быстрое падение значения этой величины в высокочастотный части диапазона, в то время как нормы ISO/IEC на тракт Класса EA предусматривают его равномерное снижение во всем разрешенном диапазоне частот (см. Рисунок 1). Так, на частоте 500 МГц NEXT для тракта Класса EA на 1,8 дБ выше, чем для тракта Категории 6A.

Относительно компонентов Категории 6A можно сказать следующее. Вышедшая в феврале 2010 года Поправка 2 к стандарту ISO/IEC 11801:2002 определяет основные требования к Категории 6A. Что касается кабелей, то удовлетворяющие этим требованиям изделия разработаны довольно давно. Кабели S/FTP выпускаются более 10 лет, а стандартизованы они еще в 2002 году (см. статью автора в «Журнале сетевых решений/LAN» за декабрь 2009 года).

Определенный интерес представляют кабели F/UTP (четыре неэкранированные пары, защищенные экраном из одиночной фольги), также удовлетворяющие требованиям Категории 6A и довольно широко применяющиеся в США. Заведомо лучшими параметрами обладают кабели F/FTP, у которых фольгой экранирована каждая пара, а поверх всего сердечника наложен еще один экран из фольги, то есть обеспечивается двойная экранировка кабеля.

Основные частотно-зависимые параметры кабелей F/FTP Категории 6A: Attenuation (затухание), NEXT (переходное затухание на ближнем конце), ACR-N и ACR-F (защищенность на ближнем и на дальнем концах соответственно), ANEXT (межкабельные переходные помехи), RL (возвратные потери) заданы в полосе 500 МГц. Параметры влияния представляются как суммарные (PS), то есть в кабеле учитывается влияние трех пар на четвертую (PS/NEXT).

Рисунок 2. Дважды экранированный кабель F/FTP (PiMF Compact 600 МГц).Cравнение параметров лучших кабелей F/FTP приведено в Таблице 2. Это кабели LANmark 6A F/FTP Cat 6A Nexans и Cat 7 PiMF Compact 600 MHz AMP Netconnect (Рисунок 2). Кабель PiMF 600 был выбран потому, что именно он использовался в трактах Класса EA, подвергнутых испытанию в лаборатории Delta. Оба кабеля имеют однопроволочные проводники AWG23 (~0,58 мм) и пористую полиэтиленовую изоляцию диаметрами 1,42 и 1,35 мм. Экраны пар накладываются по-разному: у Nexans — по спирали, а у AMP Netconnect — продольно. В обоих кабелях используется оболочка из низкодымного, безгалогенного компаунда.

Рисунок 3. Различие характеристик NEXT для соединителей Категории 6<sub>A</sub>.Наибольшие изменения произошли с гнездовыми модулями Категории 6A. Ведущие производители (AMP Netconnect, Nexans, R&M) разработали на их основе новые гнездовые модули Категории 6A, полностью удовлетворяющие требованиям Поправки 2 к стандарту ISO/IEC 11801:2002. Связано это с тем, что требования к соединителям Категории 6A и Категории 6A отличаются (см. Рисунок 3). Так, NEXT на частоте 500 МГц у соединителей Категории 6A на 3 дБ выше, чем у Категории 6A, что довольно много на краю диапазона частот.

Самым удивительным является то, что характеристики модуля RJ45, который изначально предназначался для работы на частоте до 3 МГц, путем непрерывного совершенствования удалось довести до уровня, необходимого для поддержки требований 10GBaseT. Теперь традиционный тракт из экранированных четырехпарных кабелей и экранированных соединителей RJ45 функционирует вплоть до частоты 500 МГц и позволяет передавать данные на скорости 10 Гбит/с. Это одно из высших достижений разработчиков кабельных систем на сегодняшний день.

ГНЕЗДОВЫЕ МОДУЛИ КАТЕГОРИИ 6A

Особую сложность при создании проводки Класса EA составила разработка модулей Категории 6A. Дело в том, что к 2008 году основные производители уже выпустили соединители, соответствовавшие Категории 6A TIA/EIA, но несколько позже международные организации ISO/IEC ужесточили нормы по NEXT для соединителей Категории 6A (см. Рисунок 3). На частоте 500 МГц, как видно из рисунка, эти требования повышены на 3 дБ — для таких частот разница довольно существенная. Следующие два года (с 2008 по 2010) ушли на разработку модулей в соответствии с новыми требованиями ISO/IEC. (Мы не рассматриваем здесь вопрос, зачем понадобилось это ужесточение норм. Надеемся, что ответ на него дадут представители комитета JTC1, подкомитета SC25 ISO/IEC, разработавшие Поправку 2 с такими требованиями.)

Итак, AMP Netconnect, Nexans и R&M выпустили модули, соответствующие Категории 6A, и провели их испытания во внешних независимых лабораториях. К описанию этих модулей мы и переходим.

Рисунок 4. Гнездовой модуль AMP-TWIST-6<sub>A</sub>S Категории 6<sub>A</sub> AMP Netconnect.AMP-TWIST-6AS разработки AMP Netconnect состоит из двух частей (см. Рисунок 4). Одна часть представляет собой контактное гнездо, а вторая служит для разделки на ней кабеля. Обе части соединяются с помощью стыковочного устройства и образуют единый гнездовой модуль RJ45 с высокими характеристиками. Он полностью соответствует Категории 6A стандарта ISO/IEC 11801:2002. Модуль имеет компактный размер (длина 32 мм), для его заделки (оконцевания) требуется немного времени, производитель предоставляет на него 25-летнюю гарантию.

Еще несколько лет назад частота 500 МГц считалась недостижимой для соединителя RJ45. Благодаря использованию автоматизированного проектирования и моделирования, инженеры AMP Netconnect смогли довести его возможности до уровня технических требований Категории 6A. Новое гнездо AMP-TWIST-6AS в комбинации с различными типами разъемов обеспечивает запас по NEXT на частоте 500 МГц до 5 дБ, и это позволяет передавать данные со скоростью выше 10 Гбит/с с обеспечением их высокой достоверности.

Рисунок 5. Гнездовой модуль LANmark-6<sub>A</sub> Категории 6<sub>A</sub> NEXANS.LANmark6A Evo от Nexans разработан для поддержки 10-гигабитных приложений и может быть установлен в любое оборудование, предназначенное для модулей Nexans (см. Рисунок 5). Характеристики модуля и всей кабельной системы LANmark6A в целом таковы, что позволяют отказаться от проведения измерений уровня межкабельных помех на объекте монтажа, так как данный параметр априори соответствует требованиям Категории 6A. Эта особенность существенно снижает стоимость эксплуатации 10-гигабитных систем.

Характеристики модуля превышают требования последних стандартов в диапазоне частот до 500 МГц. Это позволяет создавать линии с высокой пропускной способностью Класса EA даже на коротких расстояниях (например, линии длиной 12 м с тремя соединителями), что зачастую является необходимым в центрах обработки данных. Процесс заделки (оконцовки) модулем LANmark6A автоматизирован и осуществляется с помощью инструмента Comfort Тool новой модификации, в результате существенно увеличивается скорость, повышаются качество и надежность оконцевания. Варианты модуля имеются для однопроволочных и многопроволочных жил кабеля. Заделываемые проводники могут иметь сечение 24, 23 и 22AWG (0,51; 0,58; 0,64 мм) соответственно.

Рисунок 6. Гнездовой модуль экранированный (Shielded) Cat 6<sub>A</sub> (R&M).Advanced Cat 6A R&M (Рисунок 6) появился недавно и предназначен для скоростной передачи голосовых данных и широкополосных приложений (он является частью Advanced Cabling System R&M). Этот экранированный модуль Категории 6A в настоящее время обеспечивает поддержку 10Gigabit Ethernet, а в будущем — всех приложений с полосой 500 МГц. Основные особенности модуля: его характеристики превышают требования спецификации Категории 6A из стандарта ISO/IEC 11801 2002 с Поправками 1 и 2, как и требования стандарта TIA/EIA 568-C.2. Тракт Класса EA R&M обладает наилучшими характеристиками в случае применения именно модуля Advanced Cat 6A и значительно превосходит требования IEEE 802.3an для 10GBaseT. Для достижения наилучших характеристик передачи рекомендуется использовать шнуры R&M Категории 6A. Во время заделки кабеля автоматически обрезаются лишние концы проводов. Кабели с проводниками AWG 22-26 можно заделывать без применения специальных инструментов.

ЛИНИИ ПРОВОДКИ КЛАССА EA И ИХ ИСПЫТАНИЯ

Из кабелей и соединителей Категории 6A, описанных выше, собирают тракты (Channel) и постоянные линии (Permanent Link) Класса EA. Первые описаны в Поправке 1 к стандарту ISO/IEC 11801:2002, вторые — в Поправке 2. Некоторые компании рекомендуют для этих линий кабели S/FTP, другие придерживаются конструкций F/UTP и F/FTP (см. результаты испытаний в Таблице 1).

Во всех случаях для экранированной проводки используются только экранированные кабели и соединители, с рабочей полосой 500 МГц. Оба типа линий собирались на стендах компаний-изготовителей, а затем испытывались в независимой тестирующей лаборатории Delta (Дания).

У автора имеется два полных отчета об испытаниях проводки Класса EA трактов (Channel) AMP Netconnect и постоянных линий (Permanent Link) Nexans. По результатам этих испытаний AMP Netconnect и Nexans получили сертификаты соответствия линий проводки предъявляемым требованиям.

Тракты AMP Netconnect/Tyco Electronics. В испытаниях участвовали два типа трактов: один — с четырьмя соединителями, второй — с тремя. Составы трактов представлены в Таблице 3.

Три полных тракта (Channel) были проверены на соответствие стандарту ISO/IEC 11801:2002 с Поправкой 1: с кабелями F/FTP 600, S/FTP 600 и S/FTP 1200, в полосе частот до 500 МГц. Шнуры, розетки и другое коммутационное оборудование во всех трех трактах были одни и те же. Измерения характеристик выполнялись на этих трактах и на одном коротком тракте, описанном в Таблице 3.

Тракты для электрических испытаний были собраны и представлены заказчиком — AMP Netconnect. Испытания проведены в лабораторных условиях в European Cabling group организации Delta. Отчет об испытаниях содержит детальное описание трактов и подробное изложение результатов тестов, в заключении приводятся применяемые стандарты и методики тестирования.

Согласно полученным результатам, основные параметры трактов намного превышают предъявляемые в стандарте требования. Особое внимание уделим ANEXT — межтрактовому переходному затуханию на ближнем конце, критически важному параметру для систем 10Gigabit Ethernet: как было установлено, испытанные тракты значительно превышают нормы стандарта и по этому параметру.

Параметр Coupling Аttenuation аналогичен параметру «затухание экранирования» и измерялся для всех трех типов кабелей, упомянутых выше. Для двух кабелей с внешним экраном из оплетки (S/FTP 600 и 1200) он оказался лучшим или равным этому параметру для кабеля с внешним экраном из фольги (F/FTP). Таким образом, ANEXT для кабелей с оплеточными внешним экраном должен быть не хуже, чем для кабеля с внешним экраном из фольги.

Результаты измерений PS ANEXT показаны на Рисунке 7, из которого видно, что испытанные тракты намного превосходят требования, предъявляемые стандартом ISO/IEC 11801:2002 с Поправкой 1. Следовательно, представленные тракты не требуют испытаний межтрактовых переходных помех в полевых условиях, что является их важным преимуществом перед неэкранированными.

Постоянные линии Nexans. Тестирование проводилось для 6 постоянных линий, состав которых приведен в Таблице 4.

Постоянные линии (см. Таблицу 4), собранные и предоставленные заказчиком испытаний, компанией Nexans, тоже испытывались в лабораторных условиях в EC Cabling group организации Delta. В отчете дается детальное описание постоянных линий, подвергнутых испытаниям, подробно излагаются результаты тестирования и, наконец, рассматриваются испытательные методики и применяемые стандарты. В заключении делается вывод, что указанные постоянные линии прошли сертификационные испытания и соответствуют стандартам на кабельные системы (СКС) Класса EA в полосе частот до 500 МГц.

Давид Гальперович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОКБ кабельной промышленности. С ним можно связаться по тел.: (495) 583-54-72.

Таблица 1. Результаты тестирования кабельных систем для 10 Гбит/с по электромагнитной совместимости.

Таблица 2. Некоторые параметры кабелей F/FTP AMP Netconnect и Nexans.

Таблица 3. Испытанные тракты Класса EA AMP Netconnect.

Таблица 4. Состав постоянных линий Класса EA Nexans.

Рисунок 7. Характеристики PS ANEXT для тракта F/FTP (PiMF Compact 600 МГц).

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF