Специалисты по СКС и системные администраторы на протяжении своей рабочей карьеры многократно сталкиваются с различными стандартами СКС и протоколами Ethernet – они варьируют от голосовых приложений категории 3 или передачи данных категории 5e до современных высокоскоростных протоколов передачи данных физического уровня для ЦОД категории 8.
Но, как ни странно, большинству специалистов сетей доступа чаще всего приходится делать выбор между двумя широко распространенными категориями СКС: CAT6 и CAT6A. СКС, построенная на данных категориях, будет отвечать за подключение конечных устройств пользователей, таких как ПК, ноутбуки, точки доступа Wi-Fi и множество других устройств, например, Интернета вещей (IoT).
При рассмотрении вариантов категорий для построения СКС LAN – сети доступа необходимо обратить внимание на несколько моментов. Одно из важных решений заключается в том, будут ли конечные устройства пользователей требовать от ЛВС, построенной на САТ6А, высокой производительности, подачи питания через Ethernet (PoE) и при этом готовы принять некоторые дополнительные неудобства, связанные с развертыванием такой сети.
В статье будут рассмотрены преимущества и недостатки CAT6A по сравнению с уже известным и знакомым многим специалистам- кабельщикам решением на основе СКС категории 6. Кроме того, обозначены реальные ситуации, которые оправдывают дополнительные затраты и сложности инсталляции СКС САТ6А, связанные с запуском и сертификацией высокопроизводительных сетей передачи данных. Но, так ли, в действительности, хороша категория СКС 6А в сетях доступа?
Преимущества СКС категории 6A
Одним из ключевых преимуществ категории 6A в ЛВС по сравнению с категорией 6 является скорость передачи данных. Компоненты СКС CAT6 могут работать в сетях Ethernet 10/100/1000BASE-T и 1000BASE-TX со скоростью до 1000 Мбит/с и максимальной длиной канала передачи данных до 100 метров. То же самое верно и для 2,5GBASE-T и 5GBASE-T, функционирующих на скорости 2,5 и 5 Гбит/с соответственно. Работа данных сетевых протоколов определена спецификациями IEEE P802.3bz, разработка которых была завершена в 2017 г. [1].
При переходе на более новый протокол передачи 10GBASE-T, работающий на скорости 10 Гбит/с, каналы передачи данных на компонентах СКС категории 6 могут поддерживать работу сетевых приложений на максимальном расстоянии только до 37 — 55 метров, в зависимости от уровня межкабельных наводок [2].
Спецификации международного стандарта ISO 11801 с дополнением А1 от 2008 г., как и североамериканского стандарта ANSI/TIA-568-C.1, определяют категорию СКС CAT6A в качестве решения для максимальных длин каналов при работе ЛВС с Ethernet протоколом физического уровня 10GBASE-T. В дополнение к преимуществам скорости и расстояния категория 6A функционирует в диапазоне частот до 500 МГц, обладая улучшенными свойствами подавления помех в каналах передачи данных сетей доступа. И то и другое приводит к повышению производительности ЛВС на основе Ethernet с уменьшением воздействия внешних помех.
Второе важное преимущество CAT6A заключается в том, что в СКС данной категории можно работать с более высоким уровнем мощности при передаче питания через Ethernet (PoE) без какого-либо снижения производительности сети.
Не секрет, что конечное оборудование пользователя – точки доступа Wi-Fi, IP камеры наблюдения, интеллектуальное освещение, датчики контроля и мониторинга – становится все более энергозатратным. Спецификация приложения PoE IEEE 802.3bt определяет мощность питания на выходе от 60 (тип 3) до 100 Вт (тип 4) на каждый порт, что в три раза больше максимальной мощности, указанной в спецификации IEEE 802.3at (PoE+) (рис. 1) [2].
Рис 1. Результаты теста РоЕ для САТ6А
В связи с тем, что согласно спецификации, IEEE 802.3bt используются все 4 кабельные пары, а не две (как при работе сетевого протокола 1000BASE-TX в СКС категории 6), большая выходная мощность питания PoE приводит к большему нагреву проводников кабельных пар. Когда кабели нагреваются, возрастают вносимые потери. Передача дополнительной мощности на оконечные сетевые устройства также приводит к увеличению вероятности дисбаланса сопротивления постоянному току (DC Resistance Unbalance). К счастью, сечение проводников кабельных пар у CAT6A больше, чем у низших категорий СКС, что может помочь в рассеянии тепла.
При работе РоЕ типа 4 тепла в кабеле выделяется ровно в 20 раз больше, чем при работе РоЕ тип 1, и более чем в 2 раза при работе РоЕ тип 3 (рис. 2) [1].
Рис. 2. Зависимость рассеяния тепла в кабеле от типа РоЕ
Дисбаланс сопротивления постоянному току также менее вероятен в высокотехнологичных кабелях категории 6A из-за того, что диаметр проводников кабельных пар не будет подвержен значительному изменению по толщине в сравнении с дешевыми кабельными решениями самых низких категорий. В конечном счете единственный способ проверки соответствия кабельных трасс стандартам PoE IEEE 802.3bt – это проведение сертификационных измерений при помощи соответствующего тестового оборудования, например, AEM TestPro CV100 в сочетании с адаптером AD-NET- CABLE [2].
Недостатки СКС категории 6А
Существует несколько предостережений, которые необходимо учесть прежде, чем выполнить замену существующей категории СКС на САТ6А: кабели CAT6A тяжелее и толще по внешней оболочке по сравнению с аналогичными кабелями низших категорий. Выполняя проекты и инсталляции, необходимо получить уверенность в том, что кабельные лестницы, кабельросты и подвесные потолки будут выдерживать дополнительный вес кабеля САТ6А, а кабельные пучки смогут быть уложены в спроектированные кабельные каналы; если в ЛВС планируется использовать значительное число устройств с питанием через сеть Ethernet (РоЕ) по стандарту IEEE 802.3bt (тип 3 и 4) в СКС CAT6A, следует учесть, что кабели будут менее гибкими и более сложными для инсталляции и заделки, особенно в труднодоступных и узких местах.
Простое понимание факта, что кабели СКС CAT6A будут сложнее в монтаже и укладке поможет при составлении маршрутов кабельных трасс, планировании большего пространства для укладки и увеличении времени на инсталляцию, а это в свою очередь позволит техническим специалистам быстрее и в срок завершить монтажные работы; и еще один момент, который необходимо учесть, — компоненты СКС категории 6А стоят дороже, чем хорошо известное и знакомое многим специалистам кабельное оборудование категории 6, прекрасно зарекомендовавшее себя на рынке; несмотря на то, что стоимость кабеля категории 6А немного снизилась в последние годы, он остается все еще значительно дорогим в сравнении с категорией 6. Более того, кабель и компоненты CAT6A изготавливаются, как правило, в экранированном исполнении (чаще всего F/UTP), что накладывает на СКС особые требования по выполнению системы заземления; проблеме построения системы заземления для СКС категории 6А можно посвятить отдельную статью.
Достаточно сказать, что она должна быть правильно спроектирована и выполнена, только тогда заземление в СКС будет действительно служить во благо. К сожалению, на объектах монтажа приходится чаще всего видеть обратную ситуацию. Поэтому там, где сделать правильное заземление не представляется возможным, можно выбрать СКС категории 6 в неэкранированном варианте исполнения (U/UTP).
Примеры использования категории СКС 6А
Рассмотрим некоторые случаи использования CAT6A на объектах монтажа несмотря на дополнительные затраты и указанные сложности в инсталляции.
Вот несколько реальных сценариев использования, в которых дополнительные затраты и сложности инсталляции CAT6A будут полностью оправданы.
Развертывание точек доступа Wi-Fi 6 (и выше). Стандарт IEEE 802.11ax, известный как Wi-Fi 6, может работать со скоростью до 10 Гбит/с. Поэтому, если необходимо избежать узких мест при развертывании точек доступа Wi-Fi 6 и последующих поколений корпоративного беспроводного оборудования, то следует выбрать CAT6A везде, где будут установлены подобные точки доступа Wi-Fi.
Работа с IEEE 802.3bt. Уже указывалось, что потребность в более высокой мощности при работе с PoE возрастает с появлением более интеллектуальных и, следовательно, более энергоемких оконечных устройств, использующих питание через Ethernet (PoE). Самые распространенными примерами устройств, работающих с PoE и потребляющих 60 Вт или более, будут системы точек продаж (POS), цифровая реклама, интеллектуальные системы освещения и управления зданиями. Если планируется реализовать данные типы устройств в ближайшие несколько лет, то можно воспользоваться преимуществами мощного PoE (типа 4), работающего по CAT6A.
Видеонаблюдение. Камеры наблюдения следующего поколения, работающие с разрешением 4K и 8K и такими функциями, как панорама, наклон, увеличение (PTZ), не только требуют более мощных систем PoE, но и средств передачи данных на скорости до 10 Гбит/с при потоковой передаче видео сверхвысокого качества на сетевой видеомагнитофон (NVR). Uplink-порты между коммутаторами сети. Если по какой-либо причине нет возможности использовать оптические линки между коммутаторами, целесообразно подключить их по CAT6A с протоколом 10GBASE-T Ethernet для предотвращения узких мест на Uplink-портах коммутаторов.
Центры обработки данных. ЦОД являются одной из наиболее важных частей любой сети передачи данных и поэтому требуют высочайшей производительности (скорости передачи, с учетом протокола 10GBASE-T) и надежности. СКС, развертываемая в ЦОД, отличается длинами горизонтальной подсистемы, функционалом, маршрутами кабельных трасс и кабелепроводов. СКС CAT6A прекрасно соответствует инфраструктуре ЦОД и оптимальна при прокладке кабельных трасс и кабелепроводов. Тщательное планирование и хорошие технические характеристики СКС CAT6A гарантируют успешную инсталляцию в ЦОД.
Защищенность СКС на будущее использование. Если планируется, что СКС и ее компоненты, в том числе кабель, будут использоваться на срок от 5 до 25 лет, дополнительные затраты и время, необходимое для монтажа СКС категории 6A, будут оправданы. Таким образом, для объектов, срок эксплуатации которых будет варьировать от 5 до 25 лет, настоятельно рекомендуется использование СКС CAT6A для всех новых инсталляций, чтобы в будущем защитить вложенные инвестиции.
Заключение
Итак, прежде чем принять окончательное решение о развертывании новой или смене старой категории СКС на CAT6А нужно тщательно взвесить все за и против.
Вне сомнения, там, где требуется долговременная эксплуатация СКС, высокая помехозащищенность и скорость работы сетевых приложений до 10 Гбит/с, но вместе с тем где готовы смириться с ростом затрат на компоненты СКС и их инсталляцию, — применение СКС категории 6А будет оправдано. Также никто не отменял использование отлично зарекомендовавших себя на протяжении десятилетий медных решений СКС категории 6.
Автор: Е.К. Запорощенко, главный технический специалист по СКС SPL Group, кандидат технических наук, доцент
Источник: «Вестник связи» № 01 '2021
Литература
1. Selecting Cables for Power over Ethernet. Factors to Consider when Selecting the Appropriate Cable. Hitachi Cable America Inc. 8/120/2017.
2. Cat 6A cabling: Benefits, cautions and use-cases. Andrew Froehlich. AEM's Straight-Talk blog. Cabling Installation & Maintenance. 14.02.2020.