Наибольшее число стационарных линий и кабельных трактов СКС сосредоточено на уровне горизонтальной подсистемы. Как правило, они реализуются с использованием симметричных кабелей и специального коммутационного оборудования. Качество функционирования этих комплексных объектов можно определить на основании ряда характеристик, например, разброса задержки (величина skew) и интенсивности обратных отражений (параметры RL и SRL). Допустимые диапазоны соответствующих изменений приводятся в действующих редакциях стандартов.

Большинство проверяемых параметров отвечают за какую-то одну характеристику, то есть фактически носят точечный характер. Все они подлежат обязательному контролю, как и отношение сигнала к шуму на входе приемника сетевого интерфейса (Signal-to-Noise Ratio, SNR). Параметр SNR является одной из немногих интегральных характеристик, определяющих качество функционирования линии, и имеет ряд особенностей, которые требуют отдельного рассмотрения.

Превалирующую долю шума в линиях СКС, построенных на основе симметричного кабеля, создают переходные помехи различной природы, что позволяет несколько упростить нормирование «шумовой» составляющей качественных показателей канала связи, так как вместо определения полной мощности шума можно осуществлять контроль его наиболее мощной части. Оценка мешающего влияния остальных помех (например, шумов отражения) выполняется косвенным способом, без измерения напряжения создаваемого ими шума. Подобная стратегия ведет к некоторому ухудшению точности определения фактической величины SNR. Однако все прочие шумовые составляющие являются малозначимыми на фоне переходных помех, поэтому такой подход не оказывает существенного влияния на общий результат.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАЩИЩЕННОСТИ И ЕГО ОСОБЕННОСТИ

Отказ от нормирования SNR в пользу задания предельно допустимой величины отношения сигнала к превалирующему по мощности шуму обусловил введение нового параметра — защищенности от помех, или просто защищенности, которая представляет собой разность между уровнями полезного сигнала и переходной помехи в конкретной точке тракта передачи или стационарной линии.

SNR и защищенность как специальная разновидность отношения сигнала к шуму связаны самым непосредственным образом, на что указывает даже обозначение последней: трехбуквенная аббревиатура ACR расшифровывается как Attenuation to Crosstalk Ratio — отношение затухания к переходному затуханию. Затухание, которое при использовании абсолютных значений находится в числителе отношения, определяет мощность (напряжение) сигнала, а от величины переходного затухания зависит мощность шума (в данном случае переходной помехи).

Представленное выше определение защищенности носит общий характер. Оно без ограничений распространяется как на любой комплексный объект СКС (тракт и стационарную линию), так и на компонентный уровень и наряду с кабелем может быть применено к любому из остальных компонентов (шнур, соединитель).

Защищенность представляет собой отношение сигнала к той или иной разновидности шума, источником которого служит информационный сигнал, присутствующий в соседней цепи. В ряде случаев эта особенность подчеркивается терминологически. Так, в некоторых разделах радиотехники и техники связи шум традиционно делится на аддитивный (не зависящий от сигнала) и мультипликативный (порождаемый самим сигналом, который передается в том же тракте). В данном случае шум имеет особый характер и не укладывается в рамки приведенных выше определений. Это обстоятельство подчеркивается тем, что рассматривается отношение сигнала к помехе.

Ценность параметра «защищенность» заключается не просто в количественном определении отношения сигнала к шуму, а также в задании закона изменения предельно допустимого значения этого отношения в зависимости от частоты и протяженности линии — введение и использование данного параметра позволяет зафиксировать ряд других важных характеристик.

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЗАЩИЩЕННОСТИ

Уровни полезного сигнала и создаваемой им переходной помехи меняются в очень широких пределах в зависимости от того, в каком месте выполняется измерение, поэтому место фиксации защищенности целесообразно привязать к какой-либо характерной точке. Лучше всего для этого подходят выходы стационарной линии и тракта передачи. Выход стационарной линии удобен тем, что именно он тестируется в процессе сертификационных испытаний на получение гарантий от производителя. Выход тракта совпадает с входом приемника сетевого интерфейса.

Передача информационных сигналов между двумя сетевыми устройствами может быть организована по-разному. Простейшая обобщенная схема тракта изображена на Рисунке 1. Данная модель пригодна для описания связи по двум парам одного кабеля, каждая из которых предназначена для передачи в одном направлении. Предполагается, что для достижения наибольшей суммарной пропускной способности канала связи приемопередатчик сетевого интерфейса работает в дуплексном режиме. Принцип параллельной передачи в данном случае не используется из соображений максимальной простоты схемных решений.

Рисунок 1. Модель для определения защищенности.

Представленная на Рисунке 1 модель полностью соответствует реальной картине, когда скорость составляет 100 Мбит/с. На самом деле модель применима для скоростей, достигающих 622 Мбит/с, однако аппаратура АТМ-155 и АТМ-622, хотя и упоминается в приложениях к стандарту ISO/IEC 11801:2002, какого-либо заметного распространения не получила. По этой же причине можно игнорировать и сетевые интерфейсы 100BaseT4: при их реализации частично задействуются механизмы параллельной передачи в нескольких субканалах, и рассматриваемая модель уже недостаточно точна.

В случае выполнения представленных выше предположений уровень сигнала, измеренный на входе приемника, составляет Рс = Рпер – IL, где Рпер — уровень сигнала на выходе передатчика, а IL — рабочее затухание. Уровень переходной помехи при тех же условиях рассчитывается как Рпп = Рпер – NEXT. Согласно определению защищенность будет равна:

ACR-N = NEXT – IL, дБ.

Таким образом, из канонического определения защищенности следует, что отношение сигнала к шуму, создаваемому переходной помехой, полностью определяется только величинами затухания и переходного затухания, в данном случае на ближнем конце. Иными словами, оно инвариантно по отношению к мощности передатчика, то есть к типу используемого оборудования.

Вычисление фактической величины «межпарной» защищенности при непосредственном измерении требует не больше усилий, чем определение величины обычного и переходного затухания. Во всех случаях производится измерение напряжения сигнала в двух точках с последующим делением одного числа на другое (или вычитанием, если используются логарифмические единицы).

Строго говоря, отдельно взятые параметры затухания и переходного затухания имеют весьма небольшую практическую ценность. Этот факт нашел отражение уже в первой редакции международного стандарта ISO/IEC 11801, официально утвержденного в 1995 году. Данный нормативный документ наряду с NEXT и затуханием регламентировал минимально допустимые значения ACR (в современной системе обозначений ACR-N) для кабелей «старой» Категории 5 на частотах 20 МГц и выше. Это предоставляло определенную свободу действий производителю СКС, так как за счет запаса по переходному затуханию можно было компенсировать повышенное затухание, характерное для кабелей, диаметр токопроводящей жилы которых составляет около 0,5 мм.

СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ ЗАЩИЩЕННОСТИ

При работе с симметричными кабельными трактами СКС приходится учитывать множество разновидностей переходной помехи. Мешающие воздействия создаются отдельными независимыми источниками и поэтому не скоррелированы между собой, то есть суммируются по мощности. С учетом равной мощности источников, порождающих шум, это позволяет каждой разновидности переходной помехи поставить в соответствие свою защищенность. Такой подход упрощает не только расчеты, но и снимает проблемы терминологии: термин «защищенность» дополняется названием задающей его переходной помехи. Например, суммарной переходной помехе и ее суммарному переходному затуханию на ближнем конце как численной мере интенсивности этого процесса ставится в соответствие суммарная защищенность на ближнем конце.

При символьном описании защищенности придерживаются стратегии, которая была хорошо проработана в процессе создания системы администрирования СКС. Обозначение отдельных разновидностей защищенности строится по обычной для СКС схеме. В ее основу положено использование фиксированного реперного элемента, который по мере необходимости дополняется разнообразными буквенными суффиксами и префиксами по схеме XX-YY-ACR-Z. Расширители реперного элемента можно опустить, если характер описываемой защищенности однозначно следует из контекста.

Функции реперного элемента выполняет аббревиатура ACR, которая была введена еще в первых редакциях стандартов. Дополняющие ее односимвольные суффиксы N и F обозначают место измерения защищенности (ближний и дальний концы соответственно). Вид помехи задается префиксами A и PS (межкабельная и суммарная), причем префикс может быть сдвоенным. Отсутствие префикса по умолчанию указывает на то, что речь идет о защищенности от обычной (иначе межпарной) переходной помехи.

Во вновь принятых и в перспективных редакциях нормативных документов запись защищенности на ближнем конце применяется в форме ACR-N = NEXT – IL. Первоначально расчетная формула «простой» защищенности имела вид ACR = NEXT – Att, где Att — характеристическое затухание. Тем не менее, несмотря на заметные различия по внешнему виду, в вопросах обозначений обеспечена полная преемственность, включая стандарты 1991 и 1995 годов. По сути, ACR-N — это всего лишь вариант обозначения. Кроме того, на частотах до 100 МГц рабочее и характеристическое затухание могут считаться эквивалентными: Att = IL. Фактически прежнее обозначение является частным случаем нового.

До последнего времени для обозначения защищенности на дальнем конце в стандартах СКС, а также в прочих профильных публикациях применялось сокращение ELFEXT, которое представляло собой аббревиатуру фразы Equal Level for Far End Crosstalk — эквивалентный уровень переходного затухания на дальнем конце. В новейших редакциях нормативных документов был предпринят переход на единую систему обозначений, что можно считать вполне логичным и обоснованным: этот подход призван устранить возникающую терминологическую путаницу из-за сходного обозначения таких разнородных понятий, как переходное затухание и защищенность.

РАЗНОВИДНОСТИ ЗАЩИЩЕННОСТИ

Для передачи информации в каждом направлении высокоскоростные сетевые интерфейсы задействуют более одной витой пары одновременно. В результате более полно используется потенциальная пропускная способность четырехпарного тракта передачи горизонтальной подсистемы. Нормирования одного лишь значения ACR-N оказывается недостаточно, так как на качество функционирования сетевого интерфейса оказывают влияние и наводки на дальнем конце. По этой причине были введены аналогичные ACR-N параметры:

ACR-F = FEXT – IL

и

PS-ACR-F = PS-FEXT – IL.

Необходимость ввода и нормирования параметров ACR-N и ACR-F для кабельных трактов класса D и выше обусловлена следующими обстоятельствами. В современном сетевом оборудовании с интерфейсами 1 Гбит/с и выше применяется схема параллельной передачи по всем четырем витым парам классического горизонтального кабеля. Это ведет к необходимости использования моделей суммарной мощности переходной помехи и соответствующего нормирования параметров:

PS-ACR-N = PS-NEXT – IL,
PS-ACR-F = PS-FEXT – IL.

Фактически величина ACR-F определяет ту классическую защищенность, которая широко применялась в технике проводных сетей связи общего пользования при так называемой двухкабельной схеме построения тракта передачи. Суть данного подхода состоит в том, что на каждом конце линии все передатчики подключены к симметричным цепям одного кабеля, а приемники — к парам другого кабеля. Это позволяет устранить такой мощный источник шума, как переходная помеха на ближнем конце.

Однако введение «специализированных» кабелей только для приема или передачи экономически невыгодно даже в области магистральных подсистем, к тому же на уровне горизонтальной подсистемы приходится принимать во внимание и невысокую квалификацию пользователя. С учетом последнего обстоятельства следует предотвратить саму возможность неправильного подключения пользовательского терминального устройства к информационной розетке, поэтому сетевые устройства всегда соединяют по однокабельной схеме.

В кабельных трактах Класса ЕА, изначально предназначенных для обеспечения скорости передачи 10 Гбит/с, значительно расширяется используемая полоса частот, верхнее граничное значение которой достигает 500 МГц. При реализации таких трактов на неэкранированной элементной базе Категории 6А необходимо контролировать уровень межкабельной защищенности на ближнем и дальнем концах, причем сразу в обычном и суммарном вариантах (10-гигабитные сетевые интерфейсы изначально используют схему параллельной передачи):

АACR-N = АNEXT – IL,
АACR-F = АFEXT – IL,
PS-АACR-N = АNEXT – IL,
PS-АACR-F = АFEXT – IL.

ЧАСТОТНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЗАЩИЩЕННОСТИ

Величины NEXT (FEXT) и IL, разность которых при их представлении в логарифмическом масштабе полностью определяет защищенность, зависят от частоты. При этом с ростом частоты показатель NEXT (FEXT) уменьшается, а IL — возрастает. Разнонаправленный характер изменения затухания и переходного затухания при вариациях частоты приводит к тому, что параметр ACR оказывается частотно-зависимым.

Конкретные значения величины ACR на ближнем и дальнем концах зависят от частоты и, согласно требованиям стандартов, рассчитываются по приведенным выше формулам. Их справочные величины на определенных опорных частотах представлены в табличной форме. Предварительная оценка может быть выполнена с привлечением крутизны частотной характеристики (20–30 дБ на декаду). Конкретное значение этого параметра на заданной частоте определяется частотной характеристикой затухания, имеющей переменную крутизну (логарифмический коэффициент затухания в первом приближении растет по закону корня квадратного от частоты).

Приведенный выше вывод сделан в отношении межпарной защищенности, но может рассматриваться и как общий итог, поскольку свойства частотной характеристики одинаковы для любой разновидности переходного затухания.

ЗАЩИЩЕННОСТЬ И ВЕРХНЯЯ ГРАНИЧНАЯ ЧАСТОТА

Введение параметра ACR позволяет конкретизировать понятие верхней граничной частоты основных компонентов электрического тракта передачи, стационарной линии и тракта в целом. Согласно классическому определению, под этим параметром понимается частота синусоидального сигнала, на которой коэффициент передачи, равный 1,0 на низких частотах, становится равным 0,707 (мощность сигнала уменьшается вдвое). Данное определение неприменимо к симметричному кабелю, а также к стационарным линиям и трактам СКС, построенным на его основе. Частотные свойства этих технических объектов крайне трудно аппроксимировать характеристиками RC-звена первого порядка с требуемым уровнем точности, то есть для них не существует классического понятия «низкая частота». Кроме того, нормирование по уровню 0,707 приводит к тому, что пропускная способность линии связи используется не в полной мере.

Особенности функционирования симметричных кабельных трактов учитываются следующим образом. Во-первых, основную мощность помех в правильно спроектированной электропроводной подсистеме СКС создают переходные наводки. Во-вторых, помехи от собственных шумов приемника и шумы отражения могут считаться пренебрежимо малыми, по крайней мере в первом приближении (иногда для привлечения внимания к этому факту говорят, что приемник работает в режиме ограничения переходной помехой). Поэтому в качестве меры верхней граничной частоты целесообразно принять то ее значение, когда величина защищенности от наиболее мощной переходной помехи на ближнем конце (то есть параметр ACR-N) становится равной заранее заданному значению.

Рисунок 2. Определение верхней граничной частоты симметричного кабельного тракта с привлечением параметра ACR.

В «догигабитную эпоху» в качестве пороговой величины при определении полосы пропускания принималось ACR-N = 10 дБ (величина fв* на Рисунке 2). Выбор именно этого значения объяснялся тем, что на частотах ниже 60–70 МГц, где уровень защищенности снижался до указанного значения в кабельных трактах класса D, была сосредоточена большая часть мощности линейного сигнала наиболее скоростных на тот момент сетевых интерфейсов CDDI и Fast Ethernet. Оборудование Gigabit Ethernet и 10G Ethernet более полно использует частотный диапазон и возможности кабельных трактов различных классов как среды передачи. Кроме того, оно задействует схему параллельной передачи информации в нескольких субканалах. После начала массового применения этого оборудования при построении локальных сетей было принято более естественное значение PS ACR–N = 0 дБ или (величина fв на Рисунке 3).

Рисунок 3. ACR симметричных трактов с различным затуханием и переходным затуханием.

При нормировании частотных характеристик симметричных кабельных трактов СКС следует различать две группы параметров. К первой относится верхняя граничная частота спектра линейного сигнала оборудования определенного типа, а также ее значение, задаваемое классом тракта или категорией элементной базы. Ко второй — максимальные частоты самого тракта передачи или отдельных компонентов, на которые изготовитель сертифицирует его параметры. Обе группы ни в коем случае нельзя отождествлять. Более того, ряд практически важных задач не требует их обязательной гармонизации.

Не исключено, что в верхней части рабочего частотного диапазона некоторых типов кабельных трактов значения ACR–N при их представлении в логарифмическом масштабе станут отрицательными. Особенно ярко это проявляется в случае использования неэкранированной элементной базы даже высоких категорий, отличающихся относительно небольшим NEXT.

Более того, нормирование хотя бы части параметров, в первую очередь кабеля, в области частот с отрицательным ACR–N не лишено практического смысла. Это помогает оценить возможности использования кабеля для полудуплексной или однонаправленной (симплексной) передачи информационных сигналов, например телевизионных. В такой ситуации наводка не оказывает на сигнал воздействия, то есть понятия переходной помехи и, соответственно, защищенности от нее теряют свой практический смысл.

ОТНОШЕНИЕ ЗАЩИЩЕННОСТИ И КЛАССА КАБЕЛЬНОГО ТРАКТА

Согласно международному стандарту ISO/EIC 11801:2002, кабельные тракты СКС делятся на классы по обеспечиваемой ими пропускной способности. При построении горизонтальной подсистемы должны использоваться тракты классом не ниже D, гарантированно поддерживающие скорость передачи 1 Гбит/с.

Фактическая пропускная способность тракта составляет не более 60% теоретической (расчетной). Выбор такого ограничения весьма удобен. Он позволяет реализовать цифровой сигнальный процессор DSP сетевого интерфейса с приемлемыми затратами и не применять чрезмерно сложных и требующих больших вычислительных ресурсов алгоритмов фильтрации шума в процессе выделения из него принимаемого сигнала.

Потенциальная пропускная способность кабельного тракта определяется теорией Шеннона. При ее применении необходимо учитывать три обстоятельства:

  • линейные сигналы современных высокоскоростных сетевых интерфейсов обязательно скремблируются для устранения выбросов и провалов в их спектре;
  • линейные сигналы отдельных субканалов не имеют между собой никакой корреляционной связи;
  • даже устаревшие 100-мегабитные сетевые интерфейсы используют полосу частот по меньшей мере в несколько десятков МГц, то есть их линейные сигналы могут считаться широкополосными.

С учетом данных положений основную формулу Шеннона можно записать в интегральной форме:

где ƒ1 и ƒ2 — нижняя и верхняя частоты спектра линейного сигнала.

При проведении конкретных расчетов в соответствии с требованиями международного стандарта принимается ƒ1 = 1 МГц. ƒ2 зависит от класса кабельного тракта, а конкретное значение может быть найдено как решение уравнения ACR(f) = 0 дБ.

Для кабельных трактов СКС из-за преобладающего влияния переходных помех можно принять SNR = ACR. Кроме того, в большей части полосы ƒ1÷ƒ2 справедливо SNR >> 1. С учетом геометрического смысла определенного интеграла получаем, что в качестве эффективной оценки пропускной способности тракта может быть использована площадь криволинейного треугольника, выделенного на Рисунке 2 серым цветом.

Анализ понятия защищенности позволяет сделать важный вывод о том, что для наращивания пропускной способности кабельного тракта СКС и повышения его класса целесообразно увеличивать переходное затухание. Это иллюстрирует Рисунок 3. Из представленного на нем графика следует, что при равном выигрыше по ACR на верхней граничной частоте площадь фигуры, отмеченной одинарной штриховкой (выигрыш за счет снижения мощности переходной помехи), примерно в два раза превышает площадь фигуры с двойной штриховкой (выигрыш за счет увеличения мощности сигнала).

Вполне возможно, что в результате усовершенствований удастся снизить параметр IL. Тогда затухание вновь доводится до стандартных значений (например, за счет уменьшения диаметра токопроводящей жилы), а полученный выигрыш направляется на снижение диаметра кабеля. В качестве примера практического воплощения данного подхода можно привести кабельную продукцию компаний ADC-Krone (AirES) и Commscope (кабели серии 91В для СКС GigaSPEED X10D).

ВОЗМОЖНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ТРАКТА

В нормативных документах рассматриваются канонические модели горизонтального тракта, протяженность которых составляет 100 м, а разъемных соединителей устанавливается не более трех. В некоторых случаях подобная модель не соответствует задачам, которые приходится решать автору конкретного проекта построения СКС. Использование понятия защищенности дает возможность преодолеть данный недостаток.

В последнее десятилетие значительно возросла популярность так называемых открытых офисов. Когда в таком офисе устанавливается СКС, проблема организации технических помещений нижнего уровня усугубляется отсутствием возможности обустроить отдельное техническое помещение или выделить места для ниш, шкафов и т. д. Поэтому реализация кабельной системы неизбежно сопровождается увеличением средней протяженности стационарной линии. Таким образом, вероятность превышения верхнего граничного значения, которое составляет 90 м, значительно возрастает.

Автор проекта построения СКС в первую очередь должен создать условия для нормальной работы сетевого оборудования. Для этого достаточно обеспечить выполнение требований, выдвигаемых в отношении класса кабельного тракта. В случае открытого офиса, где протяженность трактов велика, подобная задача решается путем применения более качественных линейных кабелей, в частности, кабелей со структурой U/FTP или F/FTP, пользующихся большой популярностью в ряде европейских стран. Индивидуальная экранировка витых пар обеспечивает достаточные запасы по NEXT, которые могут быть израсходованы на компенсацию потерь мощности сигнала, возникающих из-за увеличенного затухания. В результате восстанавливается требуемое отношение сигнала к шуму.

Задача построения тракта увеличенной протяженности успешно решается и при помощи кабелей U/UTP. Для этого целесообразно воспользоваться продукцией Категории 5е с улучшенным показателем NEXT, которую выпускают несколько европейских производителей. Данный прием оказывается возможен в тех случаях, когда паспортное значение верхней граничной частоты таких кабелей увеличено с обычных 100 МГц до 150–200 МГц. При отсутствии возможности прокладки кабелей Категории 5е с расширенным частотным диапазоном применяются стандартные изделия Категории 6, обладающие намного лучшими частотными свойствами.

Для соблюдения требований стандартов стационарные линии с длиной линейного кабеля свыше 90 м выделяются особым образом в базе данных системы администрирования и прочей эксплуатационной документации, а розетки таких линий снабжаются соответствующими идентификаторами.

Коллизия между положениями существующих стандартов и требованиями практики может быть разрешена за счет введения новой разновидности кабельных систем: речь идет о СКС для открытых офисов, в которых положение о 100-метровом лимите длины горизонтального тракта может отсутствовать или выполняться с определенными оговорками. Как ожидается, введение данной нормы не встретит большого сопротивления, так как отрасль уже готова к отказу от «канона 100 м». Приведем два примера, подтверждающих это утверждение. Во-первых, в центрах обработки данных прокладываются тракты длиной 55 м, которые реализуются с использованием неэкранированной элементной базы Категории 6. Во-вторых, на практике не обеспечивается высокая точность замеров: в отличие от параметров ACR, IL, RL и аналогичных им, длина контролируется с очень большими допусками, так как допустимая ошибка ее определения составляет 10%.

В графической форме приведенные выше положения иллюстрирует Рисунок 4, где сплошными линиями показаны частотные характеристики затухания и переходного затухания для канонического тракта протяженностью 100 м. При переходе к трактам большей длины происходит увеличение затухания, что отмечается нижней пунктирной линией. Однако в случае реализации данных трактов на элементной базе с улучшенным показателем NEXT (верхний пунктир) не происходит значимого изменения ни верхней граничной частоты, ни способности тракта. Столь оптимистичный вывод в отношении пропускной способности тракта следует из того, что площадь криволинейного треугольника и абсцисса точки пересечения кривых NEXT и IL изменяются крайне незначительно.

Рисунок 4. Параметр ACR тракта стандартной (сплошные линии) и увеличенной (пунктирные линии) протяженности (в последнем случае при повышенном NEXT). 

ОГРАНИЧЕНИЯ МЕТОДА

Возможности данного приема далеко не безграничны с технической точки зрения. На трактах, протяженность которых существенно больше 100 м, в случае передачи сигналов с гигабитными скоростями рано или поздно потребуется учитывать собственные шумы приемника. Из-за повышенного затухания на больших длинах эту шумовую составляющую уже нельзя будет считать пренебрежимо малой на фоне переходных помех.

Кроме того, на длинных линиях увеличивается опасность нарушения норм по параметру Skew, в результате нарушается синхронизация и резко снижается качество функционирования сетевого оборудования. Однако, если кабельная система построена на основе качественной элементной базы, данное ограничение проявляется только на линиях протяженностью свыше 150 м (см. Рисунок 5).

Рисунок 5. Гистограмма ограничений длин симметричных трактов по разбросу задержек (Skew ≤30 нс) на примере «АйТи-СКС». Среднее значение — 229?м, среднеквадратичное отклонение — 55 м.

Для тракта протяженностью 160 м активное сопротивление по шлейфу составит 40 Ом, то есть становится равным значению, характерному для стандартного 100-метрового тракта, реализованного на элементной базе Категории 3. Дальнейшее наращивание длины приводит к нарушениям работы оборудования с поддержкой РоЕ. Кроме того, если длина превышает 100 м, возникает потенциальная опасность прекращения функционирования устройств с реализацией РоЕ+, изначально не рассчитанной на применение в трактах Класса С. К тому же при слишком высоком сопротивлении шлейфа коммутатор может заблокировать порт, подключенный к такому тракту.

Наконец, массовое использование трактов увеличенной протяженности в обычных офисных зданиях экономически нецелесообразно.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАПАСОВ ПО ACR В ПРОМЫШЛЕННЫХ СКС

С начала первого десятилетия нового века в рамках реализации концепции «прозрачного предприятия» началось активное внедрение технических средств автоматизации на промышленных предприятиях. С точки зрения рассматриваемой темы данная область имеет две особенности.

Первая заключается в том, что на нижнем цеховом уровне информационной системы предприятия каналы связи с мультигигабитными скоростями не нужны. Иначе говоря, большинство практически значимых задач может быть эффективно решено при помощи оборудования, пропускная способность которого соответствует Классу D.

Вторая состоит в том, что в информационных системах промышленного назначения немалая часть активного сетевого оборудования и коммутационных панелей СКС эксплуатируется в зонах MICE2 и MICE3, поэтому автору проекта построения системы автоматизации приходится обеспечивать защиту этого оборудования от вредных факторов окружающей среды. В случае привлечения многокритериального подхода наиболее целесообразным средством обеспечения нормальных условий эксплуатации оказывается монтаж упомянутых компонентов в герметичной оболочке.

Эффективность использования герметичной оболочки (шкафа, настенного бокса и т. д.) заметно возрастает, если для подключения устройств автоматизации (потребителей ресурсов промышленной СКС) применяются проходные соединители. Между тем, принимая подобное решение, проектанты нарушают правило, согласно которому в высокоскоростном симметричном тракте должно использоваться не более трех разъемных соединителей. В наиболее «тяжелом» случае количество разъемов систем промышленного назначения может достигать шести, что сопровождается заметным ростом создаваемого ими шума. В ситуации увеличения числа источников шума выполнение норм по ACR при неизменной мощности сигнала может быть обеспечено только снижением мощности каждого такого источника. Исходя из этого, мы делаем вывод, что промышленные СКС, рассчитанные на работу с приложениями класса D, целесо-образно создавать на элементной базе Категории 6.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  1. Параметр защищенности представляет собой одну из важнейших интегральных характеристик качества функционирования как отдельных компонентов, так и комплексных объектов, в основу которых положены симметричные кабели СКС.
  2. Защищенность имеет большое количество разновидностей. Их конкретный перечень зависит от схемы организации информационного обмена между двумя сетевыми интерфейсами. Определенное влияние на состав указанного перечня имеет тип элементной базы, используемой для построения кабельной системы.
  3. Введение параметра защищенности дает возможность нормировать верхнюю граничную частоту симметричных кабельных трактов и отдельных компонентов для их построения.
  4. Применение параметра защищенности позволяет определить наиболее эффективные направления совершенствования элементной базы для реализации горизонтальной подсистемы классических СКС офисного типа, а кроме того, помогает предельно просто и наглядно решить ряд актуальных задач, возникающих в процессе построения информационных кабельных систем иных разновидностей.

Андрей Семенов — директор центра развития «АйТи-СКС» компании «АйТи». С ним можно связаться по адресу: ASemenov@it.ru.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF