Будущее структурированных кабельных систем

--> Дата: Фев 18, 2008 182

Екатерина Оганесян,

директор международного учебного центра телекоммуникаций компании ICS

Словосочетание «структурированная кабельная система» наверняка слышали все читатели журнала, а многие даже разбираются в принципах построения СКС и имеют опыт использования таких систем. В этой статье речь пойдет не о том, из чего состоит современная СКС, а о том, что ждет ее в будущем: какими станут ее составляющие, что изменится в правилах проектирования, в технологии монтажа и в подходах к эксплуатации. Конечно, любой разговор о будущем предполагает не стопроцентную точность, а определенную долю догадок, прогнозов и предположений. Тем не менее некоторые тенденции уже проявились вполне четко, и сейчас совершенно очевидно, как они будут развиваться в ближайшие несколько лет, а может, и десятилетий.

К вопросу развития СКС можно подойти с двух разных точек зрения. Первая связана с тем, какие требования к системе будут предъявлять пользователи, а также владельцы зданий и персонал, занятый обслуживанием различных типов сервисов. Вторая же учитывает, что будет нужно от среды передачи приложениям, которые с каждым годом становятся все требовательнее. Мы рассмотрим оба этих направления, а затем проанализируем, какие технические проблемы могут встретиться и как их разрешить.

Что нужно пользователям

Основные требования пользователей к кабельной системе можно выразить одним словом: универсальность. Простая логика подсказывает, что работать с унифицированным набором компонентов, с единой средой передачи и полностью интегрированной системой проще, чем со «сборной солянкой». В самом деле, попробуйте подсчитать, сколько разных типов кабелей и сопутствующих компонентов понадобится в здании, где, помимо обычной передачи речи и данных, нужно предоставить среду для системы видеонаблюдения, охранной и пожарной сигнализации, для системы контроля доступа, системы управления освещением, вентиляцией, кондиционированием воздуха, а возможно, еще и для системы водоснабжения и канализации и т. д. В одной системе используется неэкранированная витая пара категории 6, в другой — категории 3, в третьей — шинная топология с медным несимметричным кабелем калибра 18 AWG (а в четвертой — калибра 14 AWG), в пятой — коаксиальный кабель, в шестой — волоконная оптика… А ведь ко всем системам нужно подобрать соответствующие компоненты и правильно все инсталлировать.

Идея интеграции не нова. Ее высказывали многие, она носилась в воздухе, воплотившись в итоге в стандарт ANSI/TIA/EIA-862 (стандарт кабельных систем для автоматизированных систем управления в коммерческих зданиях). Суть его проста: все типы сервисов в здании принципиально можно реализовать в единой, унифицированной среде передачи, отказавшись от отдельных типов кабеля и компонентов для каждой отдельной системы. Создатели 862-го стандарта справедливо сочли, что разумно использовать уже существующие наработки, поэтому во многом основывали свой документ на ранее выпущенном семействе стандартов ANSI/TIA/EIA-568, 569 и других, просто дополнив их и слегка изменив некоторые положения, чтобы система могла обслуживать не только передачу речи и данных, но и прочие слаботочные сервисы здания.

Классическая СКС имеет топологию «иерархическая звезда», в то время как 862-й стандарт вводит понятие «расширенная иерархическая звезда» (рис. 1). В обычной системе под обозначением TO (Telecommunication Outlet) понимается только телекоммуникационная розетка, обслуживающая пользователя на рабочем месте. Расширенная система вводит также понятие розетки BAS (Building Automation System Outlet), к которой подключается оборудование какого-либо из сервисов здания. В классической системе если и используется консолидационная точка CP (Consolidation Point), то только как составная часть сегмента, обслуживающего пользовательскую розетку. В расширенной системе появляется понятие горизонтальной точки подключения HCP (Horizontal Connection Point), к которой может также подключаться оборудование и устройства системы управления зданием. В классической системе существует прямой запрет на запараллеливание и организацию шинной топологии — это допускается только за пределами системы. В расширенной системе от горизонтальной точки подключения можно реализовать любые топологии и все типы подключений, которые только могут понадобиться.

Рис. 1. Классическая «иерархическая звезда» и «расширенная иерархическая звезда».

Пример использования системы, построенной по стандарту 862, приведен на рис. 2. К системе, помимо обычных пользовательских компьютерных и телефонных розеток (не показаны), подключено самое разное оборудование, относящееся к автоматизированной системе управления зданием: датчики дыма, камеры видеонаблюдения, температурные датчики, считыватель системы доступа на двери и датчики вторжения на окнах и т. д. В машинном отделении MR сосредоточена основная масса оборудования, связанного с сервисами здания, по аналогии с тем, как в аппаратной ER сосредоточено основное оборудование систем передачи речи и данных.

Рис. 2. Подключения к системе по стандарту ANSI/TIA/EIA-862.

Ключевые понятия, вводимые стандартом 862, — зона обслуживания и кабели зоны обслуживания. В семействе стандартов 568 этого не было, поскольку они не принимали в расчет автоматизацию здания. Между тем вся интеграция слаботочных сервисов здания в единую систему строится именно на этом. Плюс состоит в том, что, начиная от горизонтальной точки подключения, можно использовать любую топологию, которая требуется в каждом конкретном случае. На рис. 3 показано, как реализуется подключение оборудования для управления зданием по топологии «звезда». Топологию «шина» и запараллеливание можно выполнить в той же горизонтальной точке подключения HCP.

Рис. 3. Подключение оборудования BAS в горизонтальной точке подключения по топологии «звезда».

При необходимости допускается даже многоточечное подключение к HCP; от нее начинается шина, ведущая на любое расстояние по зданию, не возвращаясь обратно к горизонтальной точке подключения. Многоточечная шина может начинаться и от розетки BAS.

Стандарт 862 имеет принципиальное отличие от группы стандартов 568: в нем снимается ограничение по расстоянию от горизонтального кросса до подключаемого устройства BAS. По 568-му стандарту на сегмент от горизонтального кросса до рабочего места отводится максимум 90 м. Если учесть, что расстояние от горизонтального кросса до консолидационной точки ограничено еще и снизу (не менее 15 м), то получаем, что расстояние от консолидационной точки до рабочего места не может превышать 75 м. Добавим еще 5 м на пользовательский шнур, и это предел. Для компьютерных и телефонных подключений этого вполне достаточно — ведь типичные расстояния в зданиях существенно меньше. Но для подключения камер, датчиков и сенсоров, многие из которых соединяются только по шине, этого может не хватить. Даже при применении многопользовательской розетки выгадать дополнительное суммарное расстояние невозможно. В стандарте 862 для кабелей зоны обслуживания таких ограничений нет, поэтому можно создавать сегменты любой требуемой длины.

Если с названием обычной СКС никаких вопросов не возникает, то с системой, описанной в стандарте 862, возможны варианты. Ее можно назвать и расширенной, и интегрированной, и единой, и объединенной, и универсальной; вопрос в том, что под этим понимать. На данный момент в ходу в основном два названия — интегрированная и универсальная. Они лучше всего отражают суть отличий от классической СКС, но при этом между ними есть смысловая разница.

Интегрированными правильно называть такие системы, которые, несмотря
на все тенденции к объединению, все-таки основаны на разных средах передачи
и представляют собой совокупность практически отдельных подсистем. Они, как
правило, спроектированы и установлены одним и тем же подрядчиком, но все же
построены как отдельные. В таких системах для слаботочных кабелей, относящихся
к разным подсистемам, часто используются одни и те же трассы, проектирование
выполняется с учетом потребностей сразу всех подсистем, емкость лотков рассчитывается
по совокупности. Ограничений по типам сред передачи в такой системе нет. Спецификация,
конечно, получается «тяжелой», зато система администрирования продумывается
сразу для всех подсистем, логика ее едина, идентификаторы создаются по одним
и тем же правилам. Обслуживанием могут заниматься как отдельные подразделения
(в этом случае каждое из них опекает свою подсистему), так и единая служба эксплуатации,
отвечающая за всю систему в целом.

Универсальная система принципиально строится как единая структура, не
разделяемая жестко на отдельные подсистемы. В идеале она основана на одной среде
— сбалансированной витой паре калибра 22-24 AWG, к которой подключаются все
типы активных устройств — одни напрямую, другие, при необходимости, через переходники
и конвертеры. Принципиально по витой паре можно передавать любой тип слаботочного
сервиса; всевозможные переходные устройства доступны на рынке уже давно. При
необходимости в магистрали используется волоконная оптика, в полном соответствии
с семейством стандартов 568. Другие среды (например, медь 14, 18 AWG и других
калибров, коаксиал, твинаксиал и прочее) в системе отсутствуют по определению.
Несомненный плюс такого подхода — универсальность. Розетка, обслуживающая в
один период эксплуатации рабочее место пользователя, позже может превратиться
в розетку BAS, а по прошествии еще какого-то времени — снова в обычную розетку
рабочего места. Вся спецификация строится на одних и тех же компонентах, обслуживание
упрощается, одной группы специалистов по эксплуатации вполне достаточно на всю
систему, независимо от количества и разнообразия сервисов в здании. В результате
суммарная стоимость системы оказывается меньше (причем как на этапе построения,
так и в течение всего периода эксплуатации), а функциональность — больше, ведь
емкость системы в горизонтальном и магистральных сегментах может распределяться
более гибко.

Если проследить историю развития кабельных систем, можно выделить в ней четыре этапа. Первый — полное отсутствие интеграции. Даже для отдельно взятых сервисов и приложений правила и требования либо вообще отсутствовали, либо были прописаны туманно и противоречиво. Меняется активное оборудование — меняется и среда передачи. По сути, это была полная кабельная анархия. Второй этап ознаменовался рождением классической СКС, предназначенной для передачи речи и данных, а затем и изображений. Впервые были записаны правила и требования, поначалу, конечно, не идеальные, но вполне приемлемые по четкости, позволяющие успешно проводить работы по проектированию, администрированию, монтажу, тестированию. Параллельно с разной степенью четкости прорабатывались правила для других систем и сервисов: для одних это произошло раньше, для других позже. Третий этап начался тогда, когда инсталляторы разных систем, наконец, пришли к мысли объединиться и перестать осложнять друг другу жизнь. Подсистемы по-прежнему существуют достаточно обособленно, но, по крайней мере, не мешают друг другу, их проектирование и монтаж осуществляются комплексно и продуманно. Это эра интегрированных систем, и мы как раз вступаем в нее. Четвертый этап логически вытекает из третьего: если уж интегрироваться, то по полной программе, тем более что с технической точки зрения это возможно, а с финансовой и организационной — выгодно. Это этап универсальных кабельных систем — не просто интеграция, а интеграция, доведенная до совершенства, простая и функциональная, без излишеств. Рано или поздно универсальность победит и вытеснит все остальное, но, конечно, произойдет это не сразу. Тем не менее перспективность и целесообразность интеграции и универсальности вполне очевидны.

Особенно выгодно применять интегрированный или универсальный подход для вновь строящихся зданий. По статистике компании Siemon, уже давно предлагающей программу TBIC (Total Building Integration Cabling), интегрированный подход дает экономию порядка 10-15% совокупных затрат в сравнении с методикой построения каждой подсистемы по отдельности. Совместное использование трасс и закладных всеми слаботочными системами дает экономию до 30%, а в долговременной перспективе и больше (при расчетах учитывались объекты, выполненные в самых разных точках земного шара).

Но любая попытка реализовать даже самую разумную идею обязательно натыкается на сложности. Хотя 862-й стандарт вышел еще в 2002 г., говорить о его победном шествии по планете пока не приходится. Рано или поздно все трудности будут преодолены, но сейчас идет период раскачки, и проблемы вылезают буквально отовсюду. Так, в нашей стране по-настоящему интегрированные и универсальные системы можно пересчитать по пальцам, их не больше десятка. Остальное, даже если в названии и фигурируют слова «интегрированная», «универсальная» и т. п., по сути своей представляет набор совершенно независимых, отдельных систем, построенных каждая по своим принципам, на своем оборудовании, со своей системой маркировки. Ни о какой оптимальности и продуманной согласованности подсистем речь не идет в принципе.

Препятствий интегрированному или универсальному подходу множество, а в нашей стране — в особенности. Если классические СКС уже преодолели начальный период, перестали быть новинкой, вызывающей недоумение и отторжение, то с интегрированными системами все не так просто. Причиной тому и недостаточная распространенность информации в среде компаний-инсталляторов, и почти полное неведение заказчиков. Так, некоторые заказчики даже сейчас при строительстве новых зданий по собственной воле при постановке задачи дробят сервисы здания на отдельные подсистемы и устраивают отдельные тендеры. Одному подрядчику поручают одно, другому — другое, третьему — третье, а согласованием их действий между собой никто не занимается. Даже если найдется продвинутая компания, предлагающая интегрированный вариант, который лучше по всем параметрам — и с функциональной точки зрения, и с финансовой, и даже по срокам исполнения, — все равно проект могут отклонить просто в силу консерватизма. По старинке строительным организациям работать проще, а что расходы будут выше — это проблема заказчика.

При взгляде на рынок кабельных систем нетрудно заметить, что компаний, исповедующих интегрированный подход, очень мало. Чтобы подрядчик мог выполнять самые разные работы в здании, это должна быть большая компания, присутствующая на рынке давно, накопившая достаточный опыт и имеющая в штате сотрудников самых разных специальностей. Маленькая компания с этим не справится. Сейчас существует довольно много профессиональных компаний разного размера, специализирующихся на отдельных типах сервиса: одни ставят системы кондиционирования и вентиляции, другие — слаботочные системы передачи речи и данных, третьи — системы электропитания, четвертые — системы видеонаблюдения, пожарной сигнализации, контроля доступа и т. д. Компаний же, которые могли бы делать все перечисленное от начала и до конца (причем хорошо!), очень мало. А ведь конфликты между разными подрядчиками и компаниями при проектировании и установке подсистем — это основная причина задержек и дополнительных затрат. Практически на любом объекте при установке какой-то одной системы ломается или нарушается другая. Это явление может принимать разный масштаб, но в любом случае от него надо избавляться.

Еще одна серьезная проблема, очень характерная для России, — нестабильность организаций-потребителей. Если компания, арендующая помещение, не уверена даже в том, что она будет существовать через год-два, не говоря уж о том, какое помещение она будет занимать и какие сервисы использовать, ей нет особого смысла заказывать даже обычную СКС, а тем более интегрированную (или универсальную) систему. В итоге чаще всего на объекте прокидывают кабель непонятного производителя, с непонятными характеристиками, используют китайские компоненты, купленные на радиорынке… Проектирование (если оно вообще имеет место как таковое — ведь бывает, что и без него умудряются обойтись) выполняется без соблюдения стандартов, монтаж ведется как попало. А интегрированный и универсальный подходы дают наибольшую выгоду в долговременной перспективе, при оценке совокупной стоимости владения. Сейчас любая фирменная гарантия на СКС действует не менее 15 лет, а у многих производителей речь идет о 20 и 25 годах, так что при расчетах для интегрированного или универсального подхода имеет смысл ориентироваться именно на такие периоды времени.

В России есть и своя специфическая причина, препятствующая распространению технических новаций. К сожалению, это реалии жизни: по-прежнему некоторые тендеры выигрываются не по функциональному признаку, а по знакомству, протекции, финансовой договоренности и т. п., как бы это ни называлось: прямым текстом — «коррупция» или обтекаемыми формулировками вроде «сопутствующих соображений» и «общей оценки обстановки». Суть от этого не меняется: в таких условиях пробуксовывают любые идеи, даже самые выгодные с технической и финансовой точки зрения. Если бизнес в общем и целом будет становиться прозрачнее, то можно надеяться, что количество «договорных» тендеров будет уменьшаться, и тогда соревнование между подрядчиками примет более конструктивный характер.

Еще одна причина малой распространенности интегрированных систем состоит в том, что в нашей стране их пока слишком мало, чтобы на их примере показывать действенность подхода. Зарубежные компании используют успешные инсталляции для того, чтобы привлечь будущих клиентов, на практическом примере показывая выгоду от предлагаемых методик. К сожалению, перенести западный опыт на нашу почву один к одному не получается. Статистика и выводы, справедливые «там», в наших условиях могут не работать. Чтобы на деле показать эффективность интегрированного или универсального подхода, надо сначала накопить «критическую массу» — показательно выполнить несколько крупных проектов, чтобы на их примере провести расчеты за период проектирования, монтажа и хотя бы нескольких лет эксплуатации. Пока что нам такую статистику только предстоит накопить. Зато чуть позже распространение идей интеграции должно существенно ускориться. Может быть, оно и не примет взрывной характер, но, во всяком случае, информация должна стать широко обсуждаемой и доступной всем, а не только узкому кругу специалистов.

Что нужно приложениям

Если требования пользователей предполагают в основном качественную оценку, то с требованиями приложений все гораздо проще. Есть статистика и совершенно четкие численные критерии, что позволяет делать вполне надежные прогнозы.

Еще 40 лет назад был сформулирован закон Мура: примерно каждые 18 месяцев емкость микросхем удваивается. Эта эмпирическая зависимость определяет практически все развитие сферы телекоммуникаций. До сих пор закон выполняется достаточно точно, и хотя всем понятно, что экспоненциальному росту рано или поздно наступит конец, пока еще приложения рождаются и развиваются в полном соответствии с законом Мура. Этот процесс иллюстрирует рис. 4, где показаны как существующие приложения, так и 10-гигабитные, разрабатываемые в настоящее время.

Рис. 4. Рост скоростей передачи для сетевых приложений.

Сетевые приложения занимают всю отведенную им полосу пропускания, какой бы широкой она ни была, и каждое новое поколение приложений становится все требовательнее. Кабельщики вынуждены следовать этому порядку: для категории 3 было достаточно полосы шириной до 16 МГц, для категорий 5 и 5е — до 100 МГц, шестой — до 250 МГц, седьмой — до 600 МГц. Сегодня продолжаются попытки поднять «потолок» категории 7 хотя бы до 900 МГц, а может быть, и до 1,2 ГГц. Налицо своего рода гонка вооружений: программисты создают все более «тяжелое» ПО, производители активного оборудования выпускают все более высокоскоростные (а значит, более требовательные к среде передачи) устройства, кабельщики создают соответствующую среду, в дело снова вступают программисты — кольцо замкнулось…

Технические специалисты честно признают, что в большинстве своем ПО написано неидеально, его можно оптимизировать и существенно «облегчить». Но все силы брошены на «гонку вооружений», поэтому оптимизацией никто всерьез не занимается. Для сравнения вспомним, сколько килобайт занимал несложный файл с текстом в Word 5.5 для DOS и сколько он же «весит» в WinWord 2.0, 6.0, 2000… Поскольку законы физики никто не отменял, рано или поздно в среде передачи будет достигнут предел по пропускной способности. Тогда разработчикам волей-неволей придется заняться оптимизацией и прекратить пересылать по сети тот мусор, что занимает полосу пропускания сейчас. Вопрос в том, когда это произойдет; очевидно, что не в ближайшие два-три года. На период примерно до 2007-2008 гг. можно сделать достаточно точный прогноз использования существующих и разрабатываемых приложений (рис. 5).

Рис. 5. Общемировой спрос на сетевые коммутаторы по типам приложений.

Категория 5е вполне успешно поддерживает приложения до 1 Гбит/с включительно при полной длине канала 100 м и при наличии в нем четырех коннекторов. Тем не менее, если заказчик предполагает использовать гигабитные приложения, считается разумным поставить систему категории 6, которая не просто поддерживает 1 Гбит/с, но и оставляет большой запас по характеристикам. Категория 7 стоит немного особняком, поскольку она (в отличие от остальных) существует только в экранированном варианте. Она хороша с многих точек зрения: это и отличная пропускная способность, и поддержка самых разнообразных приложений, в том числе и по парам одного кабеля, под одной и той же оболочкой. Но необходимость строить систему заземления сводит все преимущества на нет. Категория 7 изначально поддерживала 10 Гбит/с в медной среде, тем не менее, массового распространения эти системы так и не получили — равно как, впрочем, и системы категории 6 в экранированном варианте, которые тоже в состоянии поддерживать 10 Гбит/с в полном канале длиной 100 м с четырьмя коннекторами, но сталкиваются с той же проблемой заземления.

Сейчас полным ходом идет разработка дополненной категории 6 (6а), которая должна обеспечить передачу приложений 10 Гбит/с в неэкранированной медной среде на стандартные расстояния. На данный момент обычная категория 6 UTP гарантированно обеспечивает передачу 10 Гбит/с только на расстоянии до 55 м. Все, что длиннее, может быть, будет работать, а может быть, и нет, и производители выдают гарантии на такие системы только на собственный страх и риск. Скорее всего, уже в июле 2006 г. мы станем свидетелями выхода в свет стандарта ANSI/TIA/EIA на категорию 6а, диапазон частот которой предполагается расширить в сравнении с обычной категорией 6 до 500-550 МГц, что уже близко к потолку частот категории 7. Забавно, что, скорее всего, кабельный стандарт выйдет раньше, чем собственно стандарт на 10 Гбит/с, ради которого и затевалось расширение и дополнение категории 6.

Новый стандарт позволит получить от неэкранированной системы категории 6а полноценную поддержку приложений 10 Гбит/с в канале длиной 100 м с четырьмя коннекторами. В этом качестве новая категория существенно потеснит позиции категории 7, но вряд ли приведет к ее полному исчезновению. В жилом секторе, в частных коттеджах и таунхаусах, где заземление — не такая уж сложная задача, категория 7 найдет свое применение как универсальная среда для передачи всех типов приложений, в том числе и широкополосного видео, для которого категории 6а с ее частотными пределами в принципе может оказаться недостаточно. Для него характерны частоты между 800 и 900 МГц, поэтому сдвиг потолка категории 7 вверх в полтора раза выглядит вполне логичным. Тогда в секторе частного домовладения можно будет добиться истинной универсальности, подключая к одной и той же медной кабельной системе домофон, радио, кабельное телевидение, аудиовидеосистему/домашний кинотеатр, систему видеонаблюдения, сигнализацию, контроль освещения, телефоны, компьютеры и все, что душа пожелает. На долю категории 6а останется вся офисная среда, деловые центры, коммерческие организации и предприятия.

Еще несколько лет назад нам вполне было достаточно скоростей 10 Мбит/с; на данный момент приложения 100 Мбит/с популярнее других, а в некоторых компаниях уже используются и сети 1 Гбит/с, хотя раньше казалось, что такие скорости нужны только в провайдерских магистралях и центрах обработки данных. Рано или поздно 10 Гбит/с прочно утвердится в сетях, это лишь вопрос времени. Цены на активное оборудование постоянно снижаются, и 10-гигабитные скорости найдут воплощение и в медной, и в волоконно-оптической среде. Сначала такие системы придут в центры обработки данных, провайдерские комплексы, в организации, широко использующие системы автоматизированного проектирования, в издательские и дизайнерские компании, а затем они распространятся повсеместно. В очередной раз подтвердится еще один эмпирический закон: сегодняшние серверы — это завтрашние настольные компьютеры.

Технические сложности

Мы рассмотрели пожелания пользователей и требования приложений; теперь следует проанализировать, каковы технические препятствия развитию СКС. К счастью, их нетрудно предсказать и формализовать, а заодно наметить пути их устранения.

Итак, что же препятствует реализации приложений 10 Гбит/с в структурированной, интегрированной или универсальной кабельной системе? Как в волоконной оптике, так и в медных системах причина одна и та же — характеристики среды передачи. Для высокоскоростных приложений необходимо подбирать оптическое волокно с нужным коэффициентом широкополосности, лучше всего OM3, оптимизированное под лазерные источники излучения. Если раньше и были проблемы с изготовлением такого волокна, то сейчас они успешно разрешены, и единственное, что нужно сделать, — правильно выбрать волокно из имеющихся на рынке вариантов.

С медными кабелями все сложнее. Сначала предполагалось использовать частоты до 625 МГц, что не слишком логично, поскольку эта величина превышала даже потолок категории 7. Затем нужный диапазон удалось сузить до 550 МГц, а позже и до 500 МГц. Но на таких частотах, помимо обычных параметров, которые проверяют при сертификации на категорию и 5е, и 6, и 7 (NEXT, PSNEXT, ELFEXT, PSELFEXT и т. д.), необходимо проверять еще один: внешние перекрестные наводки (Alien Cross Talk)*. Без контроля внешних наводок просто невозможно обеспечить гарантированную передачу 10 Гбит/с в неэкранированной медной среде на расстоянии 100 м при четырех коннекторах в канале.

* Мы намеренно не используем термин «переходное затухание на ближнем конце» и
т. п., чтобы не было путаницы с обычным затуханием, точнее, параметром, отражающим
вносимые потери — Attenuation, Insertion Loss.

Раньше все параметры тестирования проверялись только в рамках четырехпарной комбинации под одной общей оболочкой. Но на таких высоких частотах начинают сказываться наводки с пар одного кабеля на пары другого (рис. 6). В семейство внешних наводок входит четыре параметра: ANEXT (Alien Near End Cross Talk), PSANEXT (Power Sum Alien Near End Cross Talk), AFEXT (Alien Far End Cross Talk) и PSAFEXT (Power Sum Alien Far End Cross Talk). Для экранированных кабелей внешними наводками можно пренебречь, поскольку они отсекаются экраном. Тем более это не проблема для кабелей с индивидуальным экранированием пар. Для неэкранированных же кабелей по худшему сценарию надо учитывать наводки на пары одного кабеля со стороны пар шести других кабелей, его окружающих (принцип плотной упаковки).

Рис. 6. Внешние перекрестные наводки.

Внутри оболочки у каждой пары кабеля на рис. 6 шаг скрутки свой, поэтому самыми сильными будут эффекты между парами одного и того же цвета. Так, для оранжевой пары центрального кабеля самыми сильными наводками будут помехи со стороны шести других оранжевых пар, и т. д. Изготавливать кабели в нескольких вариациях, чтобы шаг скрутки не повторялся, экономически нецелесообразно, да и технически сложно — слишком слабый или слишком тугой повив вызовет ухудшение характеристик. К тому же проверять каждый раз, какой кабель с каким легли в пучке рядом — дело совершенно безнадежное в условиях реального объекта.

Самый простой способ уменьшить внешние перекрестные наводки — увеличить расстояние между источником и приемником помехи. Один из методов — простое утолщение оболочки. Поскольку из-за этого уменьшается гибкость кабеля, увеличивается расход полимера на оболочку, растет масса, то появилась другая разновидность оболочки, со сложной формой, как показано на рис. 7. Некоторые производители также экспериментируют с конструкцией разделительной перегородки между парами — может меняться форма крестовины, ее толщина, иногда используют сепаратор в форме пластины, а не креста. Еще один вариант — нанести на оболочку кабеля снаружи дополнительный элемент в виде спирали. Он препятствует слишком плотному взаимному расположению кабелей, незначительно влияя на массу и гибкость кабеля.

Рис. 7. Изменение строения кабеля для уменьшения внешних перекрестных наводок.

Многое зависит также от качества монтажа системы. Вполне возможно, что телекоммуникационные стандарты и/или производители фирменных кабельных систем введут дополнительные правила проектирования и монтажа. Например, может быть наложено ограничение на максимальное количество кабелей в пучке, на минимально допустимое расстояние между разными пучками кабеля. Может появиться прямой запрет на увязку в один пучок кабелей от разных патч-панелей или кроссов, что особенно важно, если задуматься над тем, как будут тестироваться внешние перекрестные наводки.

Тестирование внешних наводок — пожалуй, самая сложная в техническом отношении проблема на сегодняшний день. Надо ли их тестировать вообще, и если да, то как? Доступная на сегодня информация позволяет сделать следующие выводы. Для экранированных систем (F/UTP, S/FTP) внешние перекрестные наводки в полевых условиях можно не измерять, так как наличие экрана (экранов) сводит риск их возникновения к минимуму. Для неэкранированных систем игнорировать это явление нельзя, но действовать можно в двух направлениях: а) тестировать внешние наводки в полевых условиях; б) в полевых условиях тестирование не проводить, но предъявлять к кабелям и коммутационному оборудованию такие технические требования, чтобы готовые сегменты кабельной системы автоматически соответствовали требованиям приложений по параметрам Alien Cross Talk.

Пока нельзя сказать, какое из этих двух направлений окажется более перспективным. На рынке еще нет оборудования, которое позволяет тестировать ANEXT в полевых условиях. Но у некоторых производителей тестирующего оборудования есть либо общие представления о том, что можно сделать, либо даже опытные образцы. Например, компания Fluke Networks уже изготовила несколько пробных устройств и раздала их ведущим производителям СКС, чтобы узнать их мнение.

Общие принципы работы такого оборудования довольно просты. Нужно измерять наводки на пары одного кабеля со стороны других кабелей, следовательно, по другим кабелям в этот момент должен идти какой-то сигнал. Если мы тестируем, например, 24-портовую патч-панель, то технически возможны три варианта.

1. Создать новый, «многохвостый» тестер (оба модуля). Одно подключение используется для собственно измерений, остальные 23 подают в среду передачи сигналы, генерирующие помехи. Тест может потребовать мало времени, но серьезную проблему представляет мощность и конструкция такого оборудования. Не вполне понятно, как быть с патч-панелями на разное количество портов.

2. Создать новый тестер с двумя подключениями — одно для измерения, второе
для генерации помехи. При измерении монтажнику придется перебирать все попарные
сочетания портов для всех 24 портов патч-панели, затем тестер должен будет
интегрально обработать полученные результаты. Тест займет довольно продолжительное
время. Для 24-портовой панели число измерений составит 288, для 16-портовой
— 128. Для патч-панели с числом портов N число измерений рассчитывается по формуле
N2/2, и не дай бог монтажнику ошибиться где-нибудь в середине процесса!

3. Использовать имеющееся тестовое оборудование, слегка модернизировав ПО, а для генерации сигнала задействовать активное оборудование, снабженное новой функцией генерации сигналов специально для тестирования. Это оборудование должно выдерживать любые сигналы, передаваемые по кабелю при тестировании. Для измерений надо будет по очереди по одному отключать порты от активного оборудования и подключать к ним тестер, оставляя остальные кабели подключенными для генерации помех. Может быть, будет создан отдельный «ящик», облегченная версия активных устройств, основной задачей которого будет генерация трафика как источника наводок. Скорее всего, такие модули будут работать от сети, поскольку аккумуляторные батареи такой мощности могут оказаться слишком тяжелыми.

Производители активного и тестирующего оборудования прорабатывают все три варианта, чтобы выбрать из них приемлемый и с технической, и с финансовой точки зрения. Продолжительность теста тоже отражается на финансовых затратах, ведь рабочее время квалифицированного персонала стоит недешево. На данный момент сертификационное тестирование одной патч-панели экспериментальной моделью прибора производства Fluke Networks занимает как минимум полчаса, и то при очень сноровистой работе сотрудников. Если же тестировать сегменты лабораторным сетевым анализатором, подобное измерение может занять даже до двух суток. Возможно, именно по этой причине так привлекателен вариант переложить все проблемы на производителей кабеля и компонентов, чтобы в полевых условиях вообще не требовалось тестировать параметры Alien Cross Talk.

В ближайшие несколько лет нам с вами предстоит увидеть, как будут развиваться современные тенденции и насколько близкими к истине окажутся предположения, высказанные в этой статье.