eng
DOI: 10.22184/2070-8963.2020.88.3.16.21
Рассмотрены технические и экономические причины необходимости коррекции базовых принципов построения информационной проводки объектов недвижимости. Показана целесообразность применения на нижних уровнях информационной системы комплекса из изначально согласованного между собой пассивного и активного оборудования. Обоснована возможность получения дополнительного выигрыша за счет перехода на концепцию проводки, неоднородной по категории и числу пар в линии.
Рассмотрены технические и экономические причины необходимости коррекции базовых принципов построения информационной проводки объектов недвижимости. Показана целесообразность применения на нижних уровнях информационной системы комплекса из изначально согласованного между собой пассивного и активного оборудования. Обоснована возможность получения дополнительного выигрыша за счет перехода на концепцию проводки, неоднородной по категории и числу пар в линии.
Теги: active consolidation point beamcaster heterogeneous horizontal wiring installation micro switch scs активная консолидационная точка инсталляционный микрокоммутатор неоднородная горизонтальная проводка скс
А.Семенов, д.т.н., профессор НИУ МГСУ
УДК 621.315.21, DOI: 10.22184/2070-8963.2020.88.3.16.21
Рассмотрены технические и экономические причины необходимости коррекции базовых принципов построения информационной проводки объектов недвижимости. Показана целесообразность применения на нижних уровнях информационной системы комплекса из изначально согласованного между собой пассивного и активного оборудования. Обоснована возможность получения дополнительного выигрыша за счет перехода на концепцию проводки, неоднородной по категории и числу пар в линии.
Совместимость оборудования и ПО, используемых при построении информационно-телекоммуникационных систем (ИТС) и выпускаемых различными производителями, обеспечивается реализацией ИТС на основе известной семиуровневой модели открытых систем и стандартизацией. В соответствии с этим подходом физический уровень ИТС строится по принципу структурированной кабельной системы (СКС)
БАЗОВЫЕ ПРИНЦИПЫ
ПОСТРОЕНИЯ СКС
Сама техника СКС и связанные с ней вопросы проектирования, инсталляции, тестирования и последующей эксплуатации образуют самостоятельное техническое направление.
Концепция СКС была сформулирована еще в 80-х годах прошлого столетия и основана на следующих положениях:
Практическая реализация этих постулатов обеспечивается:
Одной из основных причин коммерческого успеха концепции СКС стала ее экономичность. Она основана на введении в кабельную систему избыточности, которая позволила при умеренном росте капитальных затрат заметно снизить эксплуатационные расходы.
Примерно трехлетний срок окупаемости инвестиций в эту часть информационной инфраструктуры становился особенно привлекательным, если учесть, что доля кабельной системы в общем объеме приведенных затрат на ИТС в горизонте среднего межремонтного периода эксплуатации офиса не превышает 6%.
ПРИЧИНЫ НЕОБХОДИМОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ БАЗОВЫХ ПРИНЦИПОВ
Три с лишним десятка лет, прошедших с момента формирования базовых принципов СКС, – огромный срок даже по меркам технически консервативной кабельной техники. Эволюция ИТС за это время привела к тому, что часть исходных постулатов структурированных систем перестала в полной мере отвечать реалиям практики.
Это определяется:
Эти изменения частично уже нашли свое воплощение в существующей технике. Так, в интересах поддержки функционирования "верхних" (по области установки) терминальных устройств введена схема формирования тракта передачи direct connection. Особенности построения систем промышленной автоматизации отражены в возможности использования трактов end-to-end (рис.1).
Исходная экономическая привлекательность СКС к концу второго десятилетия 21 века заметно снизилась.
Это объясняется:
Резервы уменьшения затрат на кабельную систему простым снижением цен на горизонтальный кабель как наиболее "тяжеловесную" статью расходов сегодня крайне незначительны. Это определяется:
Искусственное стимулирование спроса вводом новых классов кабельных систем не дает существенного эффекта.
Это объясняется тем, что рядовых пользователей доминирующих на рынке офисных СКС полностью удовлетворяет технический уровень имеющегося оборудования просто в силу ограниченной способности человека по восприятию объемов поступающей информации.
Заметного роста объемов потребления информационных кабелей традиционных конструкций, который мог бы вызвать нехватку производственных мощностей, не предвидится вследствие:
ПУТИ СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ
КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
В сложившихся условиях восстановить прежний уровень экономической привлекательности структурированной проводки можно только путем отказа от некоторых базовых принципов построения СКС. Основной объект нововведений – горизонтальная подсистема, на реализацию которой требуется свыше 80% ресурсов на систему (рис.2).
Первым естественным выходом из сложившейся ситуации становится отказ от подорожавшей медножильной элементной базы в пользу волоконно-оптической техники, которая, напротив, заметно подешевела. Данная концепция представляет собой развитие подхода "волокно до рабочего места" и централизованной оптической архитектуры [1], которые пользовались определенной популярностью примерно два десятка лет тому назад.
Такой подход был материализован в виде сетей POLAN [2], которые получили наибольшую популярность в США.
В основу второго подхода положен факт существенной избыточности современной электропроводной кабельной техники по обеспечиваемой пропускной способности относительно потребностей рядового пользователя. Он может воспринимать информационный поток со скоростью не свыше 50 Мбит/с, тогда как тракты минимально допустимой стандартами категории 5е (класса D) поддерживают как минимум 1 Гбит/с.
В этой ситуации можно воспользоваться техникой мультиплексирования. Экономический выигрыш достигается за счет заметного сокращения количества кабельных линий. Стоимостные оценки показывают, что для типовых офисных зданий с учетом конечной стоимости дополнительного активного оборудования коэффициент мультиплексирования должен быть не ниже 6–7.
Известен ряд реализаций схем мультиплексирования для этой части ИТС, доведенных до уровня практического внедрения (рис.3). В них используются как кабельные, так частично и беспроводные технологии.
Чисто проводные решения представлены:
Среди беспроводных решений доступны для практического использования:
система беспроводной оптической связи Beamcaster компании RiT Technologies;
классические сети Wi-Fi.
С определенной натяжкой (из-за относительно невысокой скорости и ограниченной дальности действия) в эту группу можно включить также технологию Li-Fi.
КОНЦЕПЦИЯ НЕОДНОРОДНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПРОВОДКИ
Наибольшей радикальностью в части отказа от базовых постулатов классической техники СКС отличается концепция компании Siemon (рис.4), которая была впервые представлена широкому кругу специалистов осенью 2019 года. Суть предложения компании заключается в:
С учетом того, что наибольшая протяженность тракта сетевых интерфейсов 1000BASE-T1 Type B при условии применения экранированных решений составляет 40 м [4], на нижнем уровне ИТС может быть обеспечена классическая предельная протяженность неоднородного тракта – 90 м.
Экономическая привлекательность данной концепции достигается за счет:
Последние обеспечивают передачу сигналов с гигабитными скоростями на расстояние до 40 м, а также, что чрезвычайно ценно в современном здании, возможность дистанционного питания терминальной техники по технологии однопарного РоЕ.
Традиционные 4-парные LAN-кабели категории 6а задействуются для подключения потребителей "верхней части" или нижнего "индивидуального" подуровня с пропускной способностью не ниже 2,5 Гбит/с (в первую очередь точки доступа Wi-Fi) или с потребляемой мощностью 50 Вт и даже более (светодиодные панели освещения). При этом максимальная длина тракта этой части проводки составляет 100 м, что позволяет обслуживать коридоры, холлы и т.д., то есть те зоны офиса, в которых отсутствуют пользовательские рабочие места.
Однако практическое применение рассмотренной концепции сдерживается:
1. отсутствием в настоящее время массового предложения сетевых адаптеров для однопарного Ethernet (начало широкого использования этой техники прогнозируется на 2022 г.);
2. необходимостью качественного телекоммуникационного заземления;
3. недостижимостью предельной протяженности неоднородной стационарной линии в 90 м на однопарном неэкранированном кабеле U/UTP.
Второе и третье неочевидно и требует дополнительных комментариев. Заземление обеспечивает нормальную работоспособность техники категории 8 и сетевых интерфейсов 1GBASE-T1. Последняя проблема во многом обусловлена отсутствием механизма подавления межкабельной переходной помехи из-за одинаковых шагов скрутки пар соседних кабелей.
Кроме того, несколько усложняется проект сети, так как до места установки активной консолидационной точки ACP должна быть доведена линия электропитания, которая необходима для поддержки функционирования РоЕ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
С целью повышения экономической эффективности информационной инфраструктуры объекта недвижимости концепция построения современной структурированной информационной проводки на уровне классической горизонтальной подсистемы нуждается в коррекции.
Наиболее эффективный способ достижения поставленной цели – внедрение на нижних уровнях информационной системы специально разработанного комплекса из активного и пассивного оборудования.
Предельная протяженность неоднородного тракта из 4-парного и однопарного кабелей не отличается от классического, что позволяет обеспечить полную топологическую преемственность с существующими офисными СКС.
ЛИТЕРАТУРА
Семенов А.Б., Аббасова Т.С. Развитие централизованной оптической архитектуры кабельных систем для вычислительных комплексов // Информационно-технологический вестник. 2016. № 2 (08). С. 117–129.
Семенов А. Технология пассивных оптических локальных сетей // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 1. С. 26–32.
Семенов А.Б. 25 Gigabit Ethernet и структурированная проводка // Журнал сетевых решений LAN. 2018. № 3. С. 44.
Семенов А.Б. Однопарный Ethernet: первые шаги и перспективы // Журнал сетевых решений LAN. 2017. № 10. С. 28–31.
УДК 621.315.21, DOI: 10.22184/2070-8963.2020.88.3.16.21
Рассмотрены технические и экономические причины необходимости коррекции базовых принципов построения информационной проводки объектов недвижимости. Показана целесообразность применения на нижних уровнях информационной системы комплекса из изначально согласованного между собой пассивного и активного оборудования. Обоснована возможность получения дополнительного выигрыша за счет перехода на концепцию проводки, неоднородной по категории и числу пар в линии.
Совместимость оборудования и ПО, используемых при построении информационно-телекоммуникационных систем (ИТС) и выпускаемых различными производителями, обеспечивается реализацией ИТС на основе известной семиуровневой модели открытых систем и стандартизацией. В соответствии с этим подходом физический уровень ИТС строится по принципу структурированной кабельной системы (СКС)
БАЗОВЫЕ ПРИНЦИПЫ
ПОСТРОЕНИЯ СКС
Сама техника СКС и связанные с ней вопросы проектирования, инсталляции, тестирования и последующей эксплуатации образуют самостоятельное техническое направление.
Концепция СКС была сформулирована еще в 80-х годах прошлого столетия и основана на следующих положениях:
- кабельная система должна быть универсальной, то есть поддерживать функционирование всех распространенных разновидностей сетевого оборудования;
- срок службы СКС без морального устаревания должен превышать типовой семилетний межремонтный срок эксплуатации объекта недвижимости;
- кабельные тракты горизонтальной подсистемы должны обеспечивать предельную протяженность в 100 м, что достаточно для подключения к ИТС более 95% терминальных устройств без применения репитеров.
Практическая реализация этих постулатов обеспечивается:
- структуризацией информационной проводки с выделением в ней горизонтальной и магистральной подсистем, причем безусловная универсальность предусматривалась только для первой из них;
- применением в качестве основы горизонтальной подсистемы четырехпарного симметричного кабеля, который поддерживает в том числе классическую телефонию и, в случае необходимости, обеспечивает дистанционное электропитание терминального оборудования по технологии РоЕ;
- разнесением сигналов отдельных приложений по разным парам кабеля, что радикально решало проблему защиты оборудования при ошибочном подключении.
Одной из основных причин коммерческого успеха концепции СКС стала ее экономичность. Она основана на введении в кабельную систему избыточности, которая позволила при умеренном росте капитальных затрат заметно снизить эксплуатационные расходы.
Примерно трехлетний срок окупаемости инвестиций в эту часть информационной инфраструктуры становился особенно привлекательным, если учесть, что доля кабельной системы в общем объеме приведенных затрат на ИТС в горизонте среднего межремонтного периода эксплуатации офиса не превышает 6%.
ПРИЧИНЫ НЕОБХОДИМОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ БАЗОВЫХ ПРИНЦИПОВ
Три с лишним десятка лет, прошедших с момента формирования базовых принципов СКС, – огромный срок даже по меркам технически консервативной кабельной техники. Эволюция ИТС за это время привела к тому, что часть исходных постулатов структурированных систем перестала в полной мере отвечать реалиям практики.
Это определяется:
- сведением многообразия технологий передачи данных к различным вариантам технологии Ethernet, отличающимся только скоростью передачи и не требующим конвертации передаваемых пакетов;
- повсеместным внедрением коммутирующих концентраторов, что сделало неактуальным известное правило "четырех репитеров" и позволило без ограничений вводить в кабельную систему дополнительные уровни в технически обоснованных случаях;
- появлением массового терминального оборудования, получающего питание по кабельным трактам СКС и не требующего частой коммутации кабельной системы (точки доступа Wi-Fi, камеры видеонаблюдения и т.п.).
Эти изменения частично уже нашли свое воплощение в существующей технике. Так, в интересах поддержки функционирования "верхних" (по области установки) терминальных устройств введена схема формирования тракта передачи direct connection. Особенности построения систем промышленной автоматизации отражены в возможности использования трактов end-to-end (рис.1).
Исходная экономическая привлекательность СКС к концу второго десятилетия 21 века заметно снизилась.
Это объясняется:
- заметным уменьшением доли затрат на активное сетевое оборудование благодаря существенному удешевлению микроэлектронной элементной базы;
- существенным ростом стоимости меди и (до последнего времени) нефти – основных видов сырья для изготовления горизонтального кабеля как наиболее ресурсоемкой части СКС.
Резервы уменьшения затрат на кабельную систему простым снижением цен на горизонтальный кабель как наиболее "тяжеловесную" статью расходов сегодня крайне незначительны. Это определяется:
- низкой маржинальностью кабельного производства, часто работающего на пределе рентабельности в условиях жесткой конкуренции на замедляющемся глобальном рынке
- высокой степенью автоматизации технологического процесса, которая cделала долю затрат на персонал минимальной.
Искусственное стимулирование спроса вводом новых классов кабельных систем не дает существенного эффекта.
Это объясняется тем, что рядовых пользователей доминирующих на рынке офисных СКС полностью удовлетворяет технический уровень имеющегося оборудования просто в силу ограниченной способности человека по восприятию объемов поступающей информации.
Заметного роста объемов потребления информационных кабелей традиционных конструкций, который мог бы вызвать нехватку производственных мощностей, не предвидится вследствие:
- отсутствия бума на рынке коммерческой недвижимости и появления новых областей автоматизации;
- глобализации современной экономики, которая позволяет легко использовать резервы имеющихся производственных мощностей.
ПУТИ СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ
КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
В сложившихся условиях восстановить прежний уровень экономической привлекательности структурированной проводки можно только путем отказа от некоторых базовых принципов построения СКС. Основной объект нововведений – горизонтальная подсистема, на реализацию которой требуется свыше 80% ресурсов на систему (рис.2).
Первым естественным выходом из сложившейся ситуации становится отказ от подорожавшей медножильной элементной базы в пользу волоконно-оптической техники, которая, напротив, заметно подешевела. Данная концепция представляет собой развитие подхода "волокно до рабочего места" и централизованной оптической архитектуры [1], которые пользовались определенной популярностью примерно два десятка лет тому назад.
Такой подход был материализован в виде сетей POLAN [2], которые получили наибольшую популярность в США.
В основу второго подхода положен факт существенной избыточности современной электропроводной кабельной техники по обеспечиваемой пропускной способности относительно потребностей рядового пользователя. Он может воспринимать информационный поток со скоростью не свыше 50 Мбит/с, тогда как тракты минимально допустимой стандартами категории 5е (класса D) поддерживают как минимум 1 Гбит/с.
В этой ситуации можно воспользоваться техникой мультиплексирования. Экономический выигрыш достигается за счет заметного сокращения количества кабельных линий. Стоимостные оценки показывают, что для типовых офисных зданий с учетом конечной стоимости дополнительного активного оборудования коэффициент мультиплексирования должен быть не ниже 6–7.
Известен ряд реализаций схем мультиплексирования для этой части ИТС, доведенных до уровня практического внедрения (рис.3). В них используются как кабельные, так частично и беспроводные технологии.
Чисто проводные решения представлены:
- инсталляционными микрокоммутаторами, впервые предложенными компанией Microsens и доcтаточно популярными в ряде европейских стран;
- активными точками консолидации компаний Panduit и Commscope на основе обычных коммутаторов уровня рабочей группы.
Среди беспроводных решений доступны для практического использования:
система беспроводной оптической связи Beamcaster компании RiT Technologies;
классические сети Wi-Fi.
С определенной натяжкой (из-за относительно невысокой скорости и ограниченной дальности действия) в эту группу можно включить также технологию Li-Fi.
КОНЦЕПЦИЯ НЕОДНОРОДНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПРОВОДКИ
Наибольшей радикальностью в части отказа от базовых постулатов классической техники СКС отличается концепция компании Siemon (рис.4), которая была впервые представлена широкому кругу специалистов осенью 2019 года. Суть предложения компании заключается в:
- максимально полном использовании тех преимуществ, которые дает мультиплексирование в условиях общей технологии передачи данных на основе Ethernet;
- отказе от применения в нижней пользовательской части СКС единого (по категории и количеству пар) типа симметричного кабеля в пользу нескольких специализированных конструкций.
- по меньшей мере в 2,5 раза увеличивает количество терминальных устройств, которые можно подключить к коммутатору без ухудшения качества функционирования локальной сети;
- позволяет довести максимальную протяженность тракта категории 8 (класса G) до 50 м [3].
С учетом того, что наибольшая протяженность тракта сетевых интерфейсов 1000BASE-T1 Type B при условии применения экранированных решений составляет 40 м [4], на нижнем уровне ИТС может быть обеспечена классическая предельная протяженность неоднородного тракта – 90 м.
Экономическая привлекательность данной концепции достигается за счет:
- расширения функциональных возможностей (кроме чисто телекоммуникационных услуг обеспечивается поддержка функционирования системы "умного" светодиодного освещения);
- сокращения общего количества кабелей как за счет мультиплексирования, так и применения IP-телефонии;
- использования на конечных участках сети более дешевых однопарных кабелей;
построения большого количества линий по схеме direct connection и end-to-end.
Последние обеспечивают передачу сигналов с гигабитными скоростями на расстояние до 40 м, а также, что чрезвычайно ценно в современном здании, возможность дистанционного питания терминальной техники по технологии однопарного РоЕ.
Традиционные 4-парные LAN-кабели категории 6а задействуются для подключения потребителей "верхней части" или нижнего "индивидуального" подуровня с пропускной способностью не ниже 2,5 Гбит/с (в первую очередь точки доступа Wi-Fi) или с потребляемой мощностью 50 Вт и даже более (светодиодные панели освещения). При этом максимальная длина тракта этой части проводки составляет 100 м, что позволяет обслуживать коридоры, холлы и т.д., то есть те зоны офиса, в которых отсутствуют пользовательские рабочие места.
Однако практическое применение рассмотренной концепции сдерживается:
1. отсутствием в настоящее время массового предложения сетевых адаптеров для однопарного Ethernet (начало широкого использования этой техники прогнозируется на 2022 г.);
2. необходимостью качественного телекоммуникационного заземления;
3. недостижимостью предельной протяженности неоднородной стационарной линии в 90 м на однопарном неэкранированном кабеле U/UTP.
Второе и третье неочевидно и требует дополнительных комментариев. Заземление обеспечивает нормальную работоспособность техники категории 8 и сетевых интерфейсов 1GBASE-T1. Последняя проблема во многом обусловлена отсутствием механизма подавления межкабельной переходной помехи из-за одинаковых шагов скрутки пар соседних кабелей.
Кроме того, несколько усложняется проект сети, так как до места установки активной консолидационной точки ACP должна быть доведена линия электропитания, которая необходима для поддержки функционирования РоЕ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
С целью повышения экономической эффективности информационной инфраструктуры объекта недвижимости концепция построения современной структурированной информационной проводки на уровне классической горизонтальной подсистемы нуждается в коррекции.
Наиболее эффективный способ достижения поставленной цели – внедрение на нижних уровнях информационной системы специально разработанного комплекса из активного и пассивного оборудования.
Предельная протяженность неоднородного тракта из 4-парного и однопарного кабелей не отличается от классического, что позволяет обеспечить полную топологическую преемственность с существующими офисными СКС.
ЛИТЕРАТУРА
Семенов А.Б., Аббасова Т.С. Развитие централизованной оптической архитектуры кабельных систем для вычислительных комплексов // Информационно-технологический вестник. 2016. № 2 (08). С. 117–129.
Семенов А. Технология пассивных оптических локальных сетей // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 1. С. 26–32.
Семенов А.Б. 25 Gigabit Ethernet и структурированная проводка // Журнал сетевых решений LAN. 2018. № 3. С. 44.
Семенов А.Б. Однопарный Ethernet: первые шаги и перспективы // Журнал сетевых решений LAN. 2017. № 10. С. 28–31.
Отзывы читателей
