Прежде всего необходимо определиться, для чего нужна компьютерная сетевая проводка Класса FA. Стандартизированная в 2006 г. технология 10 Gigabit Ethernet покрывает почти все потребности вычислительных центров. А существующие кабельные системы Класса F с полосой пропускания до 600 МГц полностью удовлетворяют требованиям приложений со скоростью передачи 10 Гбит/с (10GBaseT). Неужели появились приложения для медных кабелей, которым необходима еще большая полоса частот? Это действительно так: с июля 2007 г. рабочая группа High Speed Study Group (HSSG) института IEEE трудится над стандартом IEEE 802.3at для 40 Gigabit Ethernet и 100 Gigabit Ethernet, причем в качестве среды передачи планируется использовать и медную проводку (см. статью Ханса Лакнера «Высокоскоростные стандарты для проводных и беспроводных сетей» в этом номере «Журнала сетевых решений/LAN»). Для таких приложений, естественно, нужна кабельная система
с полосой пропускания до 1000 МГц, соответствующая Классу FA.
Кабельная система Класса FA описывается в Поправке 1 к стандарту ISO/IEC 11801. Для того чтобы создать тракт передачи с полосой 1000 МГц, нужно иметь кабели, соединители и шнуры, обладающие необходимой полосой пропускания. Такие компоненты к настоящему времени уже созданы, и налаживается их выпуск. Наличие кабельной системы, пригодной для функционирования 40 Gigabit Ethernet, было учтено в окончательной формулировке задания по разработке стандарта на само приложение.
Дважды экранированные кабели, соответствующие Категории 7A, описаны в ряде статей автора по мультимедийным кабельным системам, опубликованных в «Журнале сетевых решений/LAN»
(см., например, «Системы мультимедийной проводки» в январском выпуске журнала за 2008 г.). Они имеют полосы пропускания до 1200 МГц и даже до 1500 МГц (см. Таблицу 1).
Эти четырехпарные, дважды индивидуально экранированные кабели сложны в производстве, и выпускают их лишь немногие компании. Все кабели отличаются особой конструктивной схемой. Провода пар выполнены из медной голой проволоки диаметром 0,64 мм (AWG22), которая покрыта трехслойной (пленка — пористый материал — 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). В свою очередь экранированные пары скручены в сердечник вокруг дренажного проводника, а сам сердечник покрыт оплеткой из луженой медной проволоки. Оболочка выполнена или из поливинилхлорида (ПВХ), или из безгалогенного малодымного компаунда (LSZH).
Такие кабели имеют положительный ACR-N (защищенность на ближнем конце) до 1500 МГц. Надо отметить, что это одно из самых значительных достижений кабельной отрасли в последние годы. Две компании — Nexans и Kerpen — представили кабели, сертифицированные до 1500 МГц, остальные — только до 1200 МГц. Частота 1200 МГц появилась в связи с предположением, что будет разработана Категория 8 с соответствующим диапазоном рабочих частот. Вследствие появления Категории 7A, с полосой 1000 МГц, дальнейшая разработка компонентов с полосой 1200 МГц приостановлена.
Выпуск кабелей с полосой 1500 МГц стал возможным благодаря применению проводников с сечением AWG22 (0,64 мм), поскольку с проводниками AWG23 (0,58 мм) создать такие изделия не удавалось. Кроме того, экраны из фольгированной пленки или фольги были усовершенствованы, в результате экранные характеристики дважды экранированных кабелей (индивидуальный фольгированный экран пары плюс общая оплетка проволокой) значительно улучшились.
Разработка соединителей началась с некоторой задержкой, но и здесь достижения налицо. К настоящему времени представлено три соединителя: Siemon TERA, Nexans GG45 и Kerpen EC7. Они уже довольно широко внедряются в кабельные системы. Все три соединителя имеют полосу пропускания больше 1000 МГц, что подтверждено тестами. Ниже мы более подробно остановимся на испытаниях соединителей и трактов Категории 7A. На базе указанных выше кабелей и соединителей собраны шнуры переключений Категории 7A, а затем и полноценные тракты передачи Класса FA.
ТРАКТ ACO PLUS, AMP NETCONNECT
Компания AMP Netconnect разработала две вставки на основе соединителей TERA и ARJ45 к своей кабельной системе ACO Plus, соответствующие Категории 7A (см. Рисунки 1, 2). Базовая часть соединителя ACO Plus — краевой разъем (оконцеватель) MARK II (Рисунок 3) еще в 2003 г. прошел тщательное тестирование, подтвердившее значения его рабочей полосы — 2000 МГц. Составные соединители из краевого разъема MARK II и вставок на базе TERA и ARJ45 имеют результирующую полосу 1000 МГц и полностью удовлетворяют Категории 7A.
 |
 |
|
Рисунок 1. Вставка к соединителю ACO Plus с гнездом TERA. |
Рисунок 2. Вставка к соединителю ACO Plus с гнездом ARJ45. |
Испытания системы AMP CO Plus с широкополосными четырехпарными вставками AMP CO Plus Insert Category 7/7A с полосой 1 ГГц подтвердили их соответствие Классу FA по стандарту IS11801. Вставки совместимы с розеткой на рабочем месте и панелью переключений в отсеке связи. Их рекомендуется применять с кабелем PiMF 1200 MHz. Вносимые вставками 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 6 дБ на 1 ГГц. Обе вставки полностью взаимозаменяемы.
В распределительной системе AMP CO Plus компании AMP Netconnect используется универсальная розетка, к которой предлагается множество сменных вставок. Четырехпарная розетка представляет собой экранированный корпус, в который вставлен оконцеватель (кабельный разъем) MARK II (см. Рисунок 3). Кабель заделывают в оконцеватель MARK II с задней стороны, а с передней в него просто «вставляются» разнообразные сменные вставки. Таким способом обеспечивается мультимедийность розетки и ее широкополосность.
Испытания тракта AMP Netconnect, состоящего из кабеля PiMF 1200 AWG22 90 м, двух розеток ACO Plus со вставками ARJ45 на концах кабеля и двух шнуров длиной 2 м с разъемами ARJ45, показали, что он полностью удовлетворяет требованиям Класса FA. Характеристики описанного выше тракта представлены на Рисунке 4. Испытания на соответствие требованиям Класса FA выполнены в лаборатории GHMT AG (Германия).
ТРАКТ LANMARK-7A, NEXANS
Компания Nexans разработала кабельный тракт Класса FA, состоящий из соединителя LANmark-7A GG45 7A, кабеля LANmark-7A и шнуров LANmark-7A. Широкополосность тракта достигает 1000 МГц, расчетная пропускная способность — 50 Гбит/с.
Тракт полностью соответствует требованиям стандарта ISO/IEC 11801 (Поправка 1), поддерживает работу любых приложений, включая 10GBaseT (10 Gigabit Ethernet), и более того, приложения Ethernet со скоростью 40 Гбит/с на расстоянии до 100 м. Решение Nexans LANmark-7A является первым на рынке, отвечающим требованиям 40-гигабитных сетей. Системы на базе медного кабеля будут по-прежнему дешевле волоконно-оптических (если в них удастся добиться необходимого уровня переходных помех), поскольку активные оптические порты пока дороже медных.
Новый соединитель LANmark-7A GG45 7A (см. Рисунок 5) обладает следующими свойствами:
-
это первый совместимый с RJ45 соединитель, соответствующий Категории 7A;
-
он способен поддерживать будущее приложение 40 Gigabit Ethernet (40GBaseT);
-
полная экранировка обеспечивает защиту от межкабельных переходных помех;
-
созданный по принципу «2 в 1», он использует 12 контактов для двух режимов передачи.
Таким образом, LANmark-7A GG45 7A — экранированный, совместимый с RJ45 кабельный соединитель, работающий в диапазоне до 1000 МГц. Он способен поддерживать два частотных диапазона: в первом поддиапазоне, до 500 МГц, его характеристики соответствуют Категории 6A (режим RJ45), а с четырьмя дополнительными контактами (режим GG45) — Категории 7A. Благодаря полному экранированию соединитель создает минимальное излучение и обеспечивает защиту от межкабельных помех, что гарантирует высокие характеристики всего тракта. Его можно использовать в четырехконнекторном передающем тракте на скорости до 40 Гбит/с.
ТРАКТ KERPEN ELINE 1200
Компания Kerpen предложила проводку с полосой 1500 МГц. Широкополосная кабельная система Kerpen ELine 1200 имеет весь необходимый набор кабелей, шнуров и балунов как для телевизионной, так и для компьютерной распределительных систем. В состав кабельной системы ELine 1200 входит довольно много компонентов. Основной горизонтальный кабель носит название MegaLine 8, а соединитель — EC7.
В систему Kerpen ELine 1200 включено 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 высокоскоростному режиму. Соединитель EC7 показан на Рисунке 6.
Соединитель Kerpen ELine EC7, кроме мультимедийности, обладает многофункциональностью. Это означает, что каждая из четырех пар контактов может быть задействована для любого приложения. При необходимости к оконечному разъему EC7 подключаются либо 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 этой кабельной линии, позволяющим достичь требуемой широкополосности, является кабель MegaLine 8. Четырехпарный, с индивидуально экранированными парами (PiMF), он имеет рабочую полосу до 1500 МГц. Достаточная защищенность (соотношение сигнал/шум) допускает его использование на частоте 1500 МГц в сети передачи данных.
ТРАКТ TERA 1200 SIEMON
Несколько иного подхода к разработке подобных трактов придерживается компания Siemon. Ею предложен соединитель под маркой TERA, форм-фактор которого отличается от традиционного RJ45. Контакты гнезда TERA расположены на двух уровнях: верхнем и нижнем. Правые верхние и нижние пары контактов предназначены для компьютерной сети, а левую нижнюю пару рекомендовано отвести под голосовую связь/телефон (см. Рисунок 1). К розетке TERA можно подсоединить однопарные, двухпарные и четырехпарные шнуры.
Первоначально соединитель TERA предназначался для кабельных систем Категории 7 (до 600 МГц). В последнее время, в связи с разработкой Категории 7A, появились сведения о рассмотрении его в качестве стандартного для подобных кабельных систем. Его широкополосность была расширена, так как, согласно готовящимся стандартам, проводка Категории 7A имеет рабочую полосу до 1000 МГц. Кабель TERA 1200 МГц не описан в подробнейшем каталоге Siemon; судя по всему, его изготавливает кто-то из партнеров компании. В этой связи следует отметить, что полное описание и характеристики кабеля с таким же названием (TERA) опубликовала компания Teldor.
В настоящее время TERA применяется в качестве основного соединителя для кабельных систем загородных домов. В каталогах AMP Netconnect и Corning имеется соединительное оборудование, выполненное на базе разъема TERA. Кабельный разъем (оконцеватель) Mark II AMP Netconnect не является комплектным соединителем: для его установки в системе необходимы адаптерные вставки. Повсеместно используемая 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 востребован и для систем с более широкой полосой.
СТАНДАРТИЗАЦИЯ КЛАССА FA
Вторая редакция международного стандарта по кабельным системам ISO/IEC 11801 Information Тechnology — Generic Сabling for Сustomer Рremises («Общая проводка для помещений заказчика») была опубликована в сентябре 2002 г. Поправка 1 к ISO/IEC 11801 : 2002 одобрена через 5 лет; она содержит полные технические требования к проводке Классов EA и FA.
Стандарт довольно объемен (136 стр. + 30 стр. Поправки 1), труден для понимания и непрост для освоения. Компания AMP Netconnect выпустила подробное руководство «AMP NETCONNECT Guide to ISO/IEC 11801 2 Edition Including Amendment 1» с целью упростить восприятие ключевых положений стандарта и помочь в осуществлении инсталляции кабельной системы в соответствии с ISO/IEC 11801: Редакция 2, включая Поправку 1. Ниже приводятся некоторые положения из указанного руководства, выпущенного в 2008 г.
Как подчеркивается, полное соответствие Классу FA может быть обеспечено только после опубликования Поправки 2 к ISO/IEC 11801:2002, где будут приведены исчерпывающие данные о компонентах Категории 7A, применяемых при создании кабельной системы Класса FA. Тем не менее требования к трактам Класса FA уже сформулированы и приводятся в виде таблицы, где задаются требования к суммарному межкабельному переходному затуханию (PSANEXT) и суммарной межкабельной защищенности на дальнем конце (PSAACR-F).
Заметим, что данные, приводимые в таблице, носят справочный характер, в то время как обязательными для соблюдения являются формулы, публикуемые в стандарте ISO/IEC 11801. Эти формулы используются для точного расчета заданных требований, в частности, в измерительных приборах (анализаторах кабельных систем). Все расчеты будут уточнены с выходом Поправки 2, принятие которой ожидается в 2009 г. Линия может быть верифицирована как тракт Класса 7A только после публикации Поправки 2 к ISO/IEC 11801:2002. Согласно Поправке 1, для достижения минимальных межкабельных переходных помех (ANEXT) допустимые длины сегментов кабельной подсистемы должны находиться в пределах, обозначенных в Таблице 2.
Компонентами для формирования тракта Класса 7A служат кабели и соединители Категории 7A; спецификации на них будут опубликованы в течение текущего года. Параметры тракта Класса FA могут быть верифицированы по стандарту ISO/IEC 11801 : 2002, в соответствии с Поправкой 2, только после принятия последней.
Симметричные четырехпарные кабели описаны в стандартах IEC 61156-5 (однопроволочные) и IEC 61156-6 (многопроволочные для шнуров), где определены их характеристики в частотном диапазоне до 600 МГц (Категория 7). В диапазоне до 1000 МГц (Категория 7A) параметры дважды экранированных кабелей пока не стандартизованы; это предстоит сделать в ближайшем будущем. В то же время все производители таких кабелей опубликовали их характеристики в полосе до 1200 МГц.
Пока соединители специфицированы лишь для Категории 7. Что касается Категории 7A, в настоящее время идет их стандартизация (IEC 60603-7-71, 61076-3-104, 61076-3-110), т.е. утвержденных спецификаций на соединители Категории 7A еще нет. Несколько лет тому назад планировалась спецификация трактов Категории 8, но в последнее время внимание соответствующего комитета переключилось на Катего-рию 7A.
ИСПЫТАНИЯ ТРАКТОВ КЛАССА FA
В связи с отсутствием окончательных требований к трактам Класса FA их испытания вызывают значительные затруднения, так как требуют наличия анализаторов кабельных систем Уровня IV с рабочей полосой 1000 МГц. По этой причине испытания трактов на 1000 МГц носят информационный характер.
Для того чтобы облегчить испытания тракта Класса FA, компания Nexans подготовила документ Field-Тesting Рrocedure of LANmark-7A («Инструкция по полевым испытаниям трактов LANmark-7A»), где подробно описаны испытания линий компьютерной проводки с двумя, тремя и четырьмя соединителями. Кроме того, в инструкции приводятся типы анализаторов кабельных систем и излагаются приемы работы с ними.
Документ описывает последовательность испытаний на соответствие международному стандарту ISO/IEC 11801:2002/A1:2008 и европейскому стандарту EN50173:2002. Если действия выполнены согласно инструкции, то тем самым гарантируется, что прошедшие испытания тракты LANmark-7A удовлетворяют требованиям, заданным в указанных выше стандартах, и соответствуют Классу FA. В дальнейшем требования к Классу FA будут уточнены.
При инсталляции компьютерной проводки Класса FA используется несколько моделей линий. Пробросы (Permanent Link) бывают с двумя соединителями на концах и с тремя соединителями (при наличии точки консолидации). Тракты (Channel) могут иметь два, три или четыре соединителя. Для каждой из пяти моделей рассчитаны длины горизонтальных кабелей и шнуров. Только при строгом соблюдении этих длин гарантируется соответствие трактов стандарту ISO/IEC 11801:2002/A1:2008.
Для испытаний трактов LANmark-7A компания Nexans рекомендует следующие приборы:
-
Agilent Wirescope Pro (Level IV);
-
Fluke DTX-1800 (Level IV);
-
Ideal LANtek-7 (Level IV).
Совместно с изготовителями тестеров Nexans предлагает для них серию адаптеров, оснащенных разъемами GG45, которые используются для тестирования как пробросов (Permanent Link), так и трактов (Channel). В инструкции приводится подробная процедура калибровки тестеров Agilent Wirescope Pro, Ideal LANtek-7/7G и Fluke Networks DTX-1800 с применением специализированных адаптеров. Там же описывается схема испытаний полного тракта (Channel) Класса FA.
В настоящее время полные испытания возможны только в полосе до 600 МГц, поскольку ее ширина ограничивается доступными тестерами и адаптерами. Nexans сотрудничает со всеми производителями, ведущими разработку испытательных методов и приборов в диапазоне до 1000 МГц для Класса FA. Имеющиеся стандарты по испытаниям описывают такие инструменты только до 600 МГц, оставляя полосу до 1000 МГц для дальнейших проработок. В следующих статьях мы намерены представить окончательную версию стандарта ISO/IEC 11801 с Поправками 1 и 2 до 1000 МГц.
Давид Гальперович — старший научный сотрудник ОКБ кабельной промышленности, кандидат технических наук. С ним можно связаться по тел. (495) 583-5472.