Современные стандарты структурированных кабельных систем (СКС) содержат подробные требования к структуре и характеристикам стационарных линий и трактов как основных комплексных объектов. Из соображений удобства практической работы они формализованы в виде параметров класса кабельной системы. Второе почти эквивалентное описание параметров базируется на параметре категории, которая формально относится к отдельным компонентам, однако при выполнении несложных и довольно мягких дополнительных условий может быть распространено также на смонтированные из них линии. Данные требования содержатся как в нормативной части специализированных международных, европейских и американских кабельных стандартов, так и в несколько более упрощённой форме в тех спецификациях сетевых интерфейсов, которые разрабатывает IEEE.
Основные центры по разработке стандартов СКС — TIA, CENELEC и ISO — наряду с заданием минимально допустимых параметров линий в неявной форме исходят также из требования обеспечения минимальной продолжительности эксплуатации структурированной проводки как минимум 10 лет. Данное значение примерно в 1,5 раза превышает ожидаемый межремонтный срок службы объекта офисной недвижимости, т. е. на правильно спроектированную и смонтированную кабельную систему де-факто выдается пожизненная гарантия.
Некоторые особенности выбора СКС
Практика эксплуатации информационных систем, физический уровень которых реализован в виде СКС, показывает, что средний срок эксплуатации сетевых интерфейсов до замены по причине морального устаревания составляет 5 лет [1]. Последнее означает, что СКС на объекте недвижимости следует устанавливать “на опережение”, т. е. с возможностью поддержки работы минимум двух поколений сетевых протоколов и приложений.
Для большинства конечных пользователей коммерческих зданий это означает, что в реалиях сегодняшнего дня в проект необходимо закладывать кабельную систему как минимум категории 6 в её горизонтальной части. Последняя способна поддерживать нормальное функционирование аппаратуры 1G Ethernet с перспективой перехода через 5 лет на технику 10G Ethernet. Сводка сетевых приложений, которые применяются при построении современных информационных систем, вместе с отвечающими им категориями и классами СКС приведена в таблице.
Требование минимальной категории 6 было де-факто выработано ещё в середине первого десятилетия текущего века. С учётом новых подходов к построению информационных систем его целесообразно в ряде случаев усилить до уровня класса FA/категории 7А.
Требования к классу FA были сформулированы на основе известной ещё с конца 90-х годов прошлого столетия кабельной системы класса F. Наиболее значимым усовершенствованием модернизированной техники стало существенное расширение рабочего частотного диапазона, верхняя граничная частота которого достигает 1000 МГц. Такой подход позволяет не только улучшить качество функционирования техники 10G Ethernet до уровня гарантированно безошибочной передачи в структурно наиболее сложном 4-коннекторном тракте предельной 100-метровой протяжённости, но и без проблем передавать все каналы широкополосного видео с верхней граничной частотой 862 МГц.
За счёт полноценного экранированного исполнения СКС класса FA способна поддерживать и более высокие скорости передаваемых информационных потоков. Например, обеспечивается поддержка работоспособности сетевых интерфейсов 25G Ethernet и 40G Ethernet. С учётом фокусной области применения подобной техники в центрах обработки данных и для поддержки функционирования активных консолидационных точек [2] сокращение предельной протяжённости тракта до 50 и 32 м соответственно считается несущественным.
Одно решение для всего
Тренд на постепенное увеличение темпа передачи данных и переход на скорость 40 Гбит/с в первую очередь в каналах связи, которые формируются в интересах подключения к информационной системе серверов, признается практически всеми аналитиками. Единственное расхождение между ними в этой области заключается только в том, в какой момент времени этот скоростной диапазон станет типовым для основной массы проектов.
Применение для организации линий медножильной техники 40G Ethernet выгодно в первую очередь её экономичностью по потребляемой мощности. К ней добавляется также такое полезное для практики массовой эксплуатации качество, как заметно большая устойчивость к различным механическим нагрузкам в первую очередь на коммутационные шнуры, которые неизбежны в процессе текущей эксплуатации.
Использование при разработке линий техники класса FA (категория 7А) эффективно решает проблему создания:
- магистралей провайдеров Интернета;
- линий передачи видео по запросу высокой чёткости и интерактивных онлайн-игр;
- корпоративных ЦОДов и сетей хранения данных (SAN) малых и отчасти средних масштабов;
- сервисов HD/SDTV, видеонаблюдения.
Поддерживаемые приложения категориями и классами СКС
Возможность поддержки функционирования сетей 40G Ethernet класса FA (категория 7А)
Возможность эффективного функционирования техники 40G Ethernet по кабельной системе класса FA (категория 7А) определяется шенноновской пропускной способностью формируемого кабельного тракта. Второе необходимое условие заключается в той глубокой обработке передаваемого сигнала, которая осуществляется в сетевом интерфейсе перед подачей его в линию и на приёмном конце. Полностью экранированная техника, которая положена в основу СКС категории 7А, за счёт эффективного подавления переходных помех всех видов обеспечивает практически четырёхкратный рост шенноновской пропускной способности по сравнению с техникой категории 6А. Это позволяет как уменьшить количество ошибок передачи, так и увеличить при необходимости предельную протяжённость тракта вплоть до 50 м с сохранением заданных качественных показателей канала связи.
Одновременно элементы, из которых формируется кабельный тракт, демонстрируют свойство обратной совместимости по форм-фактору с техникой младших категорий. Чаще всего они выполняются в распространённом и привычном монтажникам и системным администраторам варианте Keystone. Выгода от наличия такой совместимости и сохранения элементов крепления розеточного модуля в групповых коммутационных панелях и индивидуальных розетках очевидна. Она заключается в возможности применения:
- типовых конструкций панелей технического помещения и пользовательских информационных розеток;
- традиционной для категорий 5e, 6 и 6А технологии монтажа розеточных модулей;
- одинаковых монтажных инструментов.
Факторы энергоэффективности
Сильная сторона техники категории 7А — простота внедрения опции энергосбережения в сетевые интерфейсы. В её основе лежит перевод интерфейса в дежурный режим с обесточиванием большинства цепей в случае отсутствия передачи сигналов. Это полезное свойство достигается за счёт заметно более эффективного подавления наводок, которые вызывают ложное срабатывание цепей управления интерфейса. Доступные оценки показывают, что по сравнению с техникой категории 6А экономия по среднему на длительном интервале времени потреблению энергии вполне может достигать 35 %.
Возможная экономия электроэнергии на длительном сроке эксплуатации информационной системы обеспечена просто из-за большого количества кабельных каналов связи в рассматриваемой области. Особенно ярко это проявляется в случае серверов, сетевые интерфейсы которых обычно отличаются большим расходом электроэнергии. Оценки показывают, что переход на более качественную, хотя и изначально более дорогую технику категории 7А с высокой долей вероятности окупается уже после третьего года эксплуатации (см. рисунок).
Потенциальная экономия электроэнергии системой СКС категории 7
Простота поддержки аппаратурного интерконнекта
При построении современных информационных систем часто используется аппаратурный интерконнект, который представляет собой средство обеспечения связи “точка — точка” группового активного сетевого оборудования. Традиционная техника для решения этого класса задач представлена чаще всего пассивными и активными шнурами с твинаксиальной линейной частью и максимальной длиной 7 м.
Переход в этой области на витопарную технику категории 7А увеличивает дальность связи во много раз без потери качества. Например, протяженность соответствующего тракта достигает как минимум 32 м на скорости 40 Гбит/с. Это обеспечивает более высокую гибкость при проектировании систем и гарантирует меньшее количество участков с повышенным тепловыделением, а значит, более равномерное и сбалансированное охлаждение. Кроме того, кабель из витых пар по сравнению с твинаксиальным является механически более гибким, что значимо упрощает текущую эксплуатацию информационной системы.
Технология PoE и СКС категории 7A
Внедрение в широкую инженерную практику построения информационных систем многочисленных терминальных устройств с небольшим энергопотреблением сделало очень актуальной технологию дистанционного питания РоЕ постоянным током. При этом данная технология также демонстрирует высокую привлекательность в системах перспективного светодиодного освещения, в том числе за счёт простоты управления панелями.
Применение для подачи тока дистанционного питания техники категории 7A выгодно за счёт минимального нагрева кабелей при их прокладке пакетами. Физика этого полезного свойства заключается в том, что наличие в конструкции кабелей категории 7А многочисленных экранирующих покрытий, а также увеличенный диаметр их жил, которые берут на себя функции радиаторов и выполняют теплоотвод, заметно снижают общий нагрев кабельных изделий. Это позволяет формировать более компактные кабельные пакеты и увеличивает максимальную длину их совместной прокладки по сравнению с применением кабелей низших категорий. Особенно большой выигрыш наблюдется в случае неэкранированных конструкций.
Источник: Вестник связи" №09 '2022
Авторы:
Е.К. Запорощенко, главный технический специалист по СКС SPL Group, кандидат технических наук, доцент
А.Б. Семёнов, профессор НИУ МГСУ, доктор технических наук
Литература:
1. Maguire Valerie. De-Mystifying Cabling Specifications — from 5e to 7A/ White Papers. Connecting the World to a Higher Standard. 2007./ siemon.com. [Электронный ресурс]. Дата обращения: 15.07.2022 г.
2. Семёнов А.Б. Активная консолидационная точка для офисных информационных систем// Вестник связи. 2020. № 8. С. 20 — 24.