eng
Выпуск #4/2016
А.Семенов, А.Макуев
Горизонтальные кабели СКС с расширенными функциональными возможностями
Горизонтальные кабели СКС с расширенными функциональными возможностями
Просмотры: 2087
Промышленность предлагает сегодня ряд конструкций медных горизонтальных LAN-кабелей с увеличенными дальностью передачи и допустимой мощностью дистанционного питания.
Теги: lan cables lan-кабели poethernet
Информационно-телекоммуникационная система становится фактически обязательным инфраструктурным компонентом для самых разнообразных современных объектов недвижимости вне зависимости от их основного назначения. Физический уровень этих систем может быть реализован на различных принципах, однако в основной массе случаев используются проводные каналы связи. Последние в соответствии с требованиями отраслевых стандартов в своей линейной части формируются на основе ресурсов структурированной кабельной системы (СКС).
Технико-экономическая эффективность современной СКС должна поддерживаться на самом высоком уровне, что обусловлено достаточно большими капитальными затратами на ее реализацию. Задача оптимизации данного параметра решается совместными усилиями двух главных действующих лиц. В первую очередь это компания-интегратор, выполняющая привязку структурированной проводки к условиям конкретного проекта. Не менее важную роль играет производитель кабельной системы, который осуществляет функции разработчика компонентных решений, которые обеспечивают максимальную проектную гибкость и эффективность в типовых ситуациях.
Кандидатом номер один на осуществление оптимизации компонентного уровня вне зависимости от области применения конкретной СКС становятся ее горизонтальная подсистема в целом и горизонтальный кабель как главная ее составная часть. Обращение в первую очередь к кабелю обусловлено большими объемами его потребления в сочетании с доминирующей долей в статьях расходов на элементную базу и выполнение монтажных работ. Далеко не последнее значение имеет и необходимость решения некоторых технических задач, массовое возникновение которых в проектах наметилось только в начале второго десятилетия текущего века.
Главным способом решения поставленной задачи становится внедрение новых типов горизонтальных кабелей. В качестве критерия эффективности соответствующих конструкторских разработок возьмем результат сравнения с описанной в стандартах канонической конструкцией по более или менее обширному перечню параметров.
Пути наращивания эффективности горизонтальной подсистемы СКС
Для улучшения технико-экономической эффективности горизонтального кабеля сегодня используются два взаимоисключающих подхода.
Основной причиной появления первого из них становится массовый характер применения техники СКС за пределами офисных зданий с их набором специфических требований. Новые области использования кабельных систем открывают перспективы исключения из требований к изделиям той функциональной избыточности, которая не востребована в текущей практике реализации проектов в той или иной сфере. В результате кабель, обеспечивая нормальную работоспособность конкретных разновидностей сетевой аппаратуры, при этом не полностью соответствует требованиям стандартов. Ниже приведены примеры-практической реализации такого подхода:
•так называемые LAN-кабели абонентского участка сети доступа оператора связи [1], не отвечающие части положений ГОСТ Р 54429-2011 в отношении изделия для СКС;
•линейные и шнуровые кабели уменьшенного диаметра для использования в ЦОДах, обеспечивающие передачу 10-гигабитных потоков, но не соответствующие по части характеристик тем ссылочным компонентным стандартам, которые содержатся в ISO/IEC 11801-2011 [2, 3].
Рассматриваемый далее второй подход основан на улучшении технико-экономической эффективности за счет придания продукту новых свойств в направлении их гарантированного превышения над нормативными. Требования стандартов к базовым характеристикам при таком подходе выполняются в полном объеме, то есть на кабель не накладываются дополнительные ограничения в части области и условий применения.
Наиболее важными задачами совершенствования техники второго направления могут считаться:
•увеличение предельной дальности связи свыше классических 90 м по стационарной линии;
•наращивание мощности дистанционного питания терминальных устройств до уровня по меньшей мере 50 Вт (находящийся в разработке стандарт IEEE 802.3bt, описывающий технологию 4PPoE) с перспективой достижения в конце текущего десятилетия ее величины примерно 100 Вт.
Работы в части увеличения предельной дальности связи стимулируются наличием в современном здании большого объема таких IP-устройств, как камеры системы видеонаблюдения, пожарные извещатели и т.д. Информационные подсистемы на их основе строятся по централизованной схеме и в больших зданиях начинает достаточно быстро ощущаться недостаточность нормированной стандартами 90-метровой длины горизонтального кабеля.
Необходимость более мощного дистанционного питания обусловлена расширением функциональных возможностей упомянутых выше IP-устройств в сочетании со сложностями подачи к ним электроснабжения 220 В из-за отсутствия в местах их установки штатной электропроводки.
Технические основы увеличения максимальной протяженности стационарной линии
Стандарты нормируют предельные характеристики компонентов, используемых для построения кабельных трактов СКС. За основу берется усредненный уровень техники, который достигнут к моменту завершения разработки соответствующего документа. При этом продукция технологических лидеров в большей или меньшей степени превышает нормативные требования. Данный факт хорошо известен из практики и довольно часто используется для построения линий протяженностью свыше 100 м, в первую очередь интернет-провайдерами.
Задача разработчика новой разновидности техники состоит в гарантированном обеспечении работоспособности тракта длиной свыше 100 м в наиболее жестких условиях эксплуатации. Под последними понимаются максимальная длина шнуров, наиболее допустимая температура окружающей среды, применение схемы кросс-коннекта на коммутационном поле и наличие консолидационной точки.
Для решения этой задачи разработчик обращается к резервам различных видов, за счет которых покрываются неизбежные дополнительные потери на линиях увеличенной протяженности. Резервы могут быть как скрытыми, так и определяться нормами действующих стандартов. Примеры скрытых резервов – улучшенная изоляция отдельных проводников (это свойство обычно проявляется в виде уменьшенного погонного затухания) и запасы по параметру skew – разбросу задержек прохождения сигналов по разным парам проводников (см. рисунок).
Основной резерв "по нормам" определяется возможностью увеличения диаметра токопроводящей жилы кабеля вплоть до разрешенного предела без увеличения класса тракта. Эффективность этого приема демонстрирует таблица.
Кабельный тракт СКС должен обеспечивать определенное качество передачи сигналов вне зависимости от его протяженности. Достичь этого можно в случае полного выполнения перечня параметров, который содержится в нормативной части профильных стандартов. Ключевым моментом в данном случае становится то, что из-за особенностей организации информационного обмена между современными сетевыми интерфейсами параметр "длина линии" носит информационный характер. Таким образом, нарушение положений стандартов по данному параметру не становится основанием не только для признания линии негодной для эксплуатации, но и даже исключения из программы гарантийной поддержки производителя СКС.
В случае превышения классического 100-метрового предела перед разработчиком новой техники СКС стоят два обязательных требования. Первое из них заключается в обеспечении скорости передачи по меньшей мере 1 Гбит/с, второе сводится к возможности обеспечения управления оптической системой видеокамеры, что влечет за собой необходимость поддержки нормального функционирования систем дистанционного питания ее схем уровня по меньшей мере РоЕ+.
С целью обеспечения столь важного для практики свойства инвариантности подбор характеристик новой техники целенаправленно осуществляется таким образом, чтобы "обмануть" блоки управления сетевых интерфейсов ЛВС и инжекторов систем дистанционного питания. Для этого обеспечиваются такие электрические параметры тракта, отвечающие за качество связи, которые будут не хуже нормативного 100-метрового.
Средства наращивания мощности дистанционного питания
Нормальная работоспособность оборудования дистанционного питания вне зависимости от его разновидности обеспечивается в том случае, если шлейфовое сопротивление не превышает определенного значения в наиболее жестких условиях (максимальная протяженность линии и предельно допустимая температура). Данным свойством обладают кабели для применения в ЦОДах. В обычных офисных СКС их функциональные возможности оказываются избыточными, а имеющиеся запасы мертвым грузом ложатся на бюджет проекта. Возникающее противоречие решается разработкой новой конструкции, в основу которой положены следующие постулаты:
•в качестве прототипа берется техника категории 5е или максимум 6 с их относительно большими шагами скрутки;
•диаметр проводников витых пар принудительно увеличивается до максимально возможной по стандартам, то есть вплоть до 0,645 мм;
•для изоляции проводников привлекается пластик с улучшенными температурными характеристиками;
•по возможности применяются экранированные конструкции, обладающие заметно лучшими температурными параметрами.
Считается также, что для подобной техники возможность превышения 100-метрового предела протяженности тракта является желательной, но не обязательной.
Примеры серийной продукции
Понимание необходимости внедрения медных горизонтальных кабелей с расширенными функциональными возможностями как отдельного серийного продукта появилось совсем недавно. Отрасль еще не определилась с оптимальной формой его предложения, что обусловливает большой разброс исходных концепций.
В широкой коммерческой продаже доступны специализированные конструкции, обеспечивающие повышенную дальность действия в сочетании с полноценной поддержкой технологии дистанционного питания по меньшей мере уровня PoE+. В качестве примера можно привести кабель типа FutureCom S/FTP 1200/22 A-XR (от англ. Augmented eXtented Reach) с гарантированной дальностью действия 120 м компании Corning. Изделие относится производителем к категории 7a+. Символ "+" указывает на верхнюю частоту нормирования параметров в 1 400 МГц, то есть заметно выше требований стандарта. Диаметр токопроводящей жилы увеличен до предельных по "компонентным" стандартам 0,64 мм. Дополнительно с учетом наличия индивидуального пленочного экрана витых пар наращивается шаг их скрутки, что снижает сопротивление по постоянному току, уменьшает затухание и увеличивает параметр NVP до 0,8. Кроме того, ужесточаются требования в отношении величины skew (изделие типа low-skew), которая не превышает 4,2 нс/м.
Кабель FutureCom S/FTP 1200/22 A-XR обеспечивает нормальную работоспособность активного сетевого оборудования со скоростью передачи вплоть до 10 Гбит/с.
Появление дистанционно питаемых сетевых устройств, безусловно требующих канала связи с пропускной способностью свыше 1 Гбит/с, ожидается не ранее конца текущего десятилетия. Поэтому компания Reichle & De-Masari пошла по пути внедрения более экономичного решения на основе пересертификации обычного серийного изделия для построения трактов большей протяженности. Так называемый кабель PL 105 м (от англ. Permanent Link 105 m) с жилами калибром 22AWG соответствует по своим параметрам категории 7а и позволяет создать тракт класса D длиной до 120 м за счет использования внутренних резервов.
Наиболее технически подходящими конструк-циями из существующих для работы с оборудованием дистанционного питания являются стандартные изделия категорий 6а и выше. Они обеспечивают минимальное шлейфовое сопротивление и, соответственно, тепловые потери при работе в режиме максимальной мощности. Однако, эти кабели ориентированы для применения в ЦОДах. В обычных офисных СКС, если не выдвигается требование увеличения протяженности тракта свыше 100 м, их функциональные возможности оказываются избыточными, что удорожает бюджет проекта. Поэтому в качестве прототипа такого кабеля берется продукция категории 5е.
Первый шаг в области введения специализированных горизонтальных кабелей СКС для систем дистанционного питания сделан в конце 2015 года компанией Superior Essex, выпустившей в широкую коммерческую продажу изделие под торговой маркой PowerWise Category 5e Plus. От обычных этот кабель отличается увеличенным до 0,645 мм диаметром проводников. Эта особенность позволила ввести в спецификацию положение о возможности обеспечения мощности на нагрузке до 100 Вт при 100-метровой протяженности тракта класса D со стандартной структурой.
Заключение
Обобщая сказанное выше, можем констатировать следующее:
•в распоряжении проектировщиков СКС имеется ряд серийных конструкций медных горизонтальных кабелей с расширенными функциональными возможностями в части увеличения максимальной дальности передачи и наращивания мощности дистанционного питания свыше пределов, установленных стандартами;
•на основе некоторых изделий новой разновидности могут быть сформированы линии класса Ea протяженностью вплоть до 120 м;
•техника новой разновидности обеспечивается обычной гарантийной поддержкой производителя СКС.
Литература
1.Семенов А.Б. Целесообразность введения нового подкласса симметричных горизонтальных кабелей // Кабель-news. 2013. № 1. С. 54-57.
2.Семенов А.Б. Симметричные кабели малого диаметра для СКС в ЦОД // LAN/Журнал сетевых решений. 2013. Т. 19. № 3 (197). С. 42–47.
3.Семенов А.Б. Медножильные шнуры малого диаметра // LAN/Журнал сетевых решений. 2015. Т. 21. № 2 (217). С. 42–47.
Технико-экономическая эффективность современной СКС должна поддерживаться на самом высоком уровне, что обусловлено достаточно большими капитальными затратами на ее реализацию. Задача оптимизации данного параметра решается совместными усилиями двух главных действующих лиц. В первую очередь это компания-интегратор, выполняющая привязку структурированной проводки к условиям конкретного проекта. Не менее важную роль играет производитель кабельной системы, который осуществляет функции разработчика компонентных решений, которые обеспечивают максимальную проектную гибкость и эффективность в типовых ситуациях.
Кандидатом номер один на осуществление оптимизации компонентного уровня вне зависимости от области применения конкретной СКС становятся ее горизонтальная подсистема в целом и горизонтальный кабель как главная ее составная часть. Обращение в первую очередь к кабелю обусловлено большими объемами его потребления в сочетании с доминирующей долей в статьях расходов на элементную базу и выполнение монтажных работ. Далеко не последнее значение имеет и необходимость решения некоторых технических задач, массовое возникновение которых в проектах наметилось только в начале второго десятилетия текущего века.
Главным способом решения поставленной задачи становится внедрение новых типов горизонтальных кабелей. В качестве критерия эффективности соответствующих конструкторских разработок возьмем результат сравнения с описанной в стандартах канонической конструкцией по более или менее обширному перечню параметров.
Пути наращивания эффективности горизонтальной подсистемы СКС
Для улучшения технико-экономической эффективности горизонтального кабеля сегодня используются два взаимоисключающих подхода.
Основной причиной появления первого из них становится массовый характер применения техники СКС за пределами офисных зданий с их набором специфических требований. Новые области использования кабельных систем открывают перспективы исключения из требований к изделиям той функциональной избыточности, которая не востребована в текущей практике реализации проектов в той или иной сфере. В результате кабель, обеспечивая нормальную работоспособность конкретных разновидностей сетевой аппаратуры, при этом не полностью соответствует требованиям стандартов. Ниже приведены примеры-практической реализации такого подхода:
•так называемые LAN-кабели абонентского участка сети доступа оператора связи [1], не отвечающие части положений ГОСТ Р 54429-2011 в отношении изделия для СКС;
•линейные и шнуровые кабели уменьшенного диаметра для использования в ЦОДах, обеспечивающие передачу 10-гигабитных потоков, но не соответствующие по части характеристик тем ссылочным компонентным стандартам, которые содержатся в ISO/IEC 11801-2011 [2, 3].
Рассматриваемый далее второй подход основан на улучшении технико-экономической эффективности за счет придания продукту новых свойств в направлении их гарантированного превышения над нормативными. Требования стандартов к базовым характеристикам при таком подходе выполняются в полном объеме, то есть на кабель не накладываются дополнительные ограничения в части области и условий применения.
Наиболее важными задачами совершенствования техники второго направления могут считаться:
•увеличение предельной дальности связи свыше классических 90 м по стационарной линии;
•наращивание мощности дистанционного питания терминальных устройств до уровня по меньшей мере 50 Вт (находящийся в разработке стандарт IEEE 802.3bt, описывающий технологию 4PPoE) с перспективой достижения в конце текущего десятилетия ее величины примерно 100 Вт.
Работы в части увеличения предельной дальности связи стимулируются наличием в современном здании большого объема таких IP-устройств, как камеры системы видеонаблюдения, пожарные извещатели и т.д. Информационные подсистемы на их основе строятся по централизованной схеме и в больших зданиях начинает достаточно быстро ощущаться недостаточность нормированной стандартами 90-метровой длины горизонтального кабеля.
Необходимость более мощного дистанционного питания обусловлена расширением функциональных возможностей упомянутых выше IP-устройств в сочетании со сложностями подачи к ним электроснабжения 220 В из-за отсутствия в местах их установки штатной электропроводки.
Технические основы увеличения максимальной протяженности стационарной линии
Стандарты нормируют предельные характеристики компонентов, используемых для построения кабельных трактов СКС. За основу берется усредненный уровень техники, который достигнут к моменту завершения разработки соответствующего документа. При этом продукция технологических лидеров в большей или меньшей степени превышает нормативные требования. Данный факт хорошо известен из практики и довольно часто используется для построения линий протяженностью свыше 100 м, в первую очередь интернет-провайдерами.
Задача разработчика новой разновидности техники состоит в гарантированном обеспечении работоспособности тракта длиной свыше 100 м в наиболее жестких условиях эксплуатации. Под последними понимаются максимальная длина шнуров, наиболее допустимая температура окружающей среды, применение схемы кросс-коннекта на коммутационном поле и наличие консолидационной точки.
Для решения этой задачи разработчик обращается к резервам различных видов, за счет которых покрываются неизбежные дополнительные потери на линиях увеличенной протяженности. Резервы могут быть как скрытыми, так и определяться нормами действующих стандартов. Примеры скрытых резервов – улучшенная изоляция отдельных проводников (это свойство обычно проявляется в виде уменьшенного погонного затухания) и запасы по параметру skew – разбросу задержек прохождения сигналов по разным парам проводников (см. рисунок).
Основной резерв "по нормам" определяется возможностью увеличения диаметра токопроводящей жилы кабеля вплоть до разрешенного предела без увеличения класса тракта. Эффективность этого приема демонстрирует таблица.
Кабельный тракт СКС должен обеспечивать определенное качество передачи сигналов вне зависимости от его протяженности. Достичь этого можно в случае полного выполнения перечня параметров, который содержится в нормативной части профильных стандартов. Ключевым моментом в данном случае становится то, что из-за особенностей организации информационного обмена между современными сетевыми интерфейсами параметр "длина линии" носит информационный характер. Таким образом, нарушение положений стандартов по данному параметру не становится основанием не только для признания линии негодной для эксплуатации, но и даже исключения из программы гарантийной поддержки производителя СКС.
В случае превышения классического 100-метрового предела перед разработчиком новой техники СКС стоят два обязательных требования. Первое из них заключается в обеспечении скорости передачи по меньшей мере 1 Гбит/с, второе сводится к возможности обеспечения управления оптической системой видеокамеры, что влечет за собой необходимость поддержки нормального функционирования систем дистанционного питания ее схем уровня по меньшей мере РоЕ+.
С целью обеспечения столь важного для практики свойства инвариантности подбор характеристик новой техники целенаправленно осуществляется таким образом, чтобы "обмануть" блоки управления сетевых интерфейсов ЛВС и инжекторов систем дистанционного питания. Для этого обеспечиваются такие электрические параметры тракта, отвечающие за качество связи, которые будут не хуже нормативного 100-метрового.
Средства наращивания мощности дистанционного питания
Нормальная работоспособность оборудования дистанционного питания вне зависимости от его разновидности обеспечивается в том случае, если шлейфовое сопротивление не превышает определенного значения в наиболее жестких условиях (максимальная протяженность линии и предельно допустимая температура). Данным свойством обладают кабели для применения в ЦОДах. В обычных офисных СКС их функциональные возможности оказываются избыточными, а имеющиеся запасы мертвым грузом ложатся на бюджет проекта. Возникающее противоречие решается разработкой новой конструкции, в основу которой положены следующие постулаты:
•в качестве прототипа берется техника категории 5е или максимум 6 с их относительно большими шагами скрутки;
•диаметр проводников витых пар принудительно увеличивается до максимально возможной по стандартам, то есть вплоть до 0,645 мм;
•для изоляции проводников привлекается пластик с улучшенными температурными характеристиками;
•по возможности применяются экранированные конструкции, обладающие заметно лучшими температурными параметрами.
Считается также, что для подобной техники возможность превышения 100-метрового предела протяженности тракта является желательной, но не обязательной.
Примеры серийной продукции
Понимание необходимости внедрения медных горизонтальных кабелей с расширенными функциональными возможностями как отдельного серийного продукта появилось совсем недавно. Отрасль еще не определилась с оптимальной формой его предложения, что обусловливает большой разброс исходных концепций.
В широкой коммерческой продаже доступны специализированные конструкции, обеспечивающие повышенную дальность действия в сочетании с полноценной поддержкой технологии дистанционного питания по меньшей мере уровня PoE+. В качестве примера можно привести кабель типа FutureCom S/FTP 1200/22 A-XR (от англ. Augmented eXtented Reach) с гарантированной дальностью действия 120 м компании Corning. Изделие относится производителем к категории 7a+. Символ "+" указывает на верхнюю частоту нормирования параметров в 1 400 МГц, то есть заметно выше требований стандарта. Диаметр токопроводящей жилы увеличен до предельных по "компонентным" стандартам 0,64 мм. Дополнительно с учетом наличия индивидуального пленочного экрана витых пар наращивается шаг их скрутки, что снижает сопротивление по постоянному току, уменьшает затухание и увеличивает параметр NVP до 0,8. Кроме того, ужесточаются требования в отношении величины skew (изделие типа low-skew), которая не превышает 4,2 нс/м.
Кабель FutureCom S/FTP 1200/22 A-XR обеспечивает нормальную работоспособность активного сетевого оборудования со скоростью передачи вплоть до 10 Гбит/с.
Появление дистанционно питаемых сетевых устройств, безусловно требующих канала связи с пропускной способностью свыше 1 Гбит/с, ожидается не ранее конца текущего десятилетия. Поэтому компания Reichle & De-Masari пошла по пути внедрения более экономичного решения на основе пересертификации обычного серийного изделия для построения трактов большей протяженности. Так называемый кабель PL 105 м (от англ. Permanent Link 105 m) с жилами калибром 22AWG соответствует по своим параметрам категории 7а и позволяет создать тракт класса D длиной до 120 м за счет использования внутренних резервов.
Наиболее технически подходящими конструк-циями из существующих для работы с оборудованием дистанционного питания являются стандартные изделия категорий 6а и выше. Они обеспечивают минимальное шлейфовое сопротивление и, соответственно, тепловые потери при работе в режиме максимальной мощности. Однако, эти кабели ориентированы для применения в ЦОДах. В обычных офисных СКС, если не выдвигается требование увеличения протяженности тракта свыше 100 м, их функциональные возможности оказываются избыточными, что удорожает бюджет проекта. Поэтому в качестве прототипа такого кабеля берется продукция категории 5е.
Первый шаг в области введения специализированных горизонтальных кабелей СКС для систем дистанционного питания сделан в конце 2015 года компанией Superior Essex, выпустившей в широкую коммерческую продажу изделие под торговой маркой PowerWise Category 5e Plus. От обычных этот кабель отличается увеличенным до 0,645 мм диаметром проводников. Эта особенность позволила ввести в спецификацию положение о возможности обеспечения мощности на нагрузке до 100 Вт при 100-метровой протяженности тракта класса D со стандартной структурой.
Заключение
Обобщая сказанное выше, можем констатировать следующее:
•в распоряжении проектировщиков СКС имеется ряд серийных конструкций медных горизонтальных кабелей с расширенными функциональными возможностями в части увеличения максимальной дальности передачи и наращивания мощности дистанционного питания свыше пределов, установленных стандартами;
•на основе некоторых изделий новой разновидности могут быть сформированы линии класса Ea протяженностью вплоть до 120 м;
•техника новой разновидности обеспечивается обычной гарантийной поддержкой производителя СКС.
Литература
1.Семенов А.Б. Целесообразность введения нового подкласса симметричных горизонтальных кабелей // Кабель-news. 2013. № 1. С. 54-57.
2.Семенов А.Б. Симметричные кабели малого диаметра для СКС в ЦОД // LAN/Журнал сетевых решений. 2013. Т. 19. № 3 (197). С. 42–47.
3.Семенов А.Б. Медножильные шнуры малого диаметра // LAN/Журнал сетевых решений. 2015. Т. 21. № 2 (217). С. 42–47.
Отзывы читателей
