Что такое расширенная категория 6 и почему она необходима

Роб Тэнсли

Разработка дополненной категории 6 началась в связи с необходимостью получить
решение категории 6 на основе неэкранированной витой пары (UTP), которое поддерживало
бы приложения 10GBase-T на расстояниях до 100 м, при условии, что в сегменте
насчитывается четыре коннектора. Существующие сейчас системы категории 6 поддерживают
приложения 10GBase-T в лучшем случае на расстояниях до 55 м.

Разработку новой, дополненной категории 6 совместно ведут комитеты по стандартизации кабельных систем TIA и ISO/IEC, и уже сейчас понятно, что будущий стандарт не будут называть "дополненной категорией 6" или "категорией 6a" (augmented category 6), как предполагалось ранее. Группы разработчиков определятся с названием нового стандарта во время следующего цикла встреч, а до тех пор в ходу будет старое словосочетание "дополненная категория 6". От этого названия решили отказаться по той причине, что некоторые производители называют свои продукты категории 6 "улучшенными" или "расширенными", и это звучит привлекательнее и весомее, чем "дополненные". С другой стороны, название "дополненная категория 6" хорошо тем, что оно раньше не использовалось и не потянет за собой предъявления каких-либо маркетинговых претензий.

Организация TIA разработала черновую версию стандарта, описывающую основные требования к кабельным системам дополненной категории 6, и присвоила ей обозначение TIA-568-B.2-10. Одновременно и ISO/IEC создала черновой вариант приложения 1 к стандарту ISO/IEC 11801, издание 2: 2002. Оба этих документа описывают улучшения или дополнения к требованиям для существующих категории 6 и класса E, которые позволят поддерживать будущие приложения 10GBase-T на расстояниях до 100 м при топологии с четырьмя коннекторами. Оба комитета по стандартизации уже приняли решение опубликовать эти документы до того, как в июле 2006 г. выйдет стандарт 10GBase-T.

Существуют определенные различия в подходе к стандартизации, который принят в организациях TIA и ISO/IEC, однако цели у них одни и те же: поддержать реализацию приложений в сегментах длиной до 100 м.

10GBase-T

Основная причина разработки дополненной категории 6 состоит в том, что на рынке уже есть множество потребителей, которым необходима поддержка приложений 10GBase-T по неэкранированной витой паре. В Северной Америке, например, категория 7 стандартами TIA не признается — она описана в международных, а не в национальных стандартах. В США есть определенное количество заказчиков, которые ее используют, однако широкого распространения она не получила. Разумно предположить, что заказчики, планирующие использовать кабельные системы в ближайшие 10 лет, уже через пять лет столкнутся с необходимостью реализовать у себя приложения 10GBase-T. В результате им придется опираться в своих спецификациях на дополненную категорию 6.

Никто не спорит с тем, что полностью экранированные решения категории 7 в состоянии поддерживать приложения 10GBase-T на расстояниях до 100 м. Однако в Северной Америке и Европе (за исключением Германии и Франции) всегда предпочитали и предпочитают неэкранированную витую пару, UTP. Такие страны оказывают очень сильное сопротивление экранированным или полностью экранированным системам, их там просто не хотят устанавливать. Чтобы охватить эти рынки, решения UTP придется дорабатывать, отсюда и вытекает необходимость разработки дополненной категории 6.

Серьезных препятствий для реализации приложений 10GBase-T по меди, по сути, нет. Оборудование будет дешевле, чем аналогичное волоконно-оптическое, поскольку не понадобятся оптические кодеры и декодеры. Дело за малым: обеспечить, чтобы кабельные системы категории 6 поддерживали передачу 10 Гбит/с по меди.

Как и раньше, для горизонтального сегмента рекомендуется медная среда передачи, поскольку это дешевле, а для магистрали — волоконная оптика. Во многих организациях вариант "оптика до рабочего места" даже не рассматривается, потому что это очень дорого.

По характеристикам 10GBase-T в общих чертах разногласий уже нет. Комитет IEEE 802.3an по приложениям 10GBase-T использует модели Шеннона для пропускной способности, чтобы убедиться в том, что кабельная система определенного типа сможет обеспечить полосу пропускания, необходимую для поддержки 10 Гбит/с. Он уже разработал первый проект спецификации, в котором для поддержки 10-Гбит приложений по меди применяются все имеющиеся микросхемные и полупроводниковые технологии. Комитет 802.3an запланировал публикацию этих материалов в июле 2006 г.

Системы 10GBase-T должны иметь пропускную способность 10 Гбит/с, полный дуплекс, при использовании схемы кодирования PAM-12. Поскольку Ethernet — это среда совместного использования, лишь один пользователь может иметь доступ к серверу в данный момент времени. В критических случаях или если необходимо установить очередность, время передачи следует умножить на число пользователей, которым требуется доступ к информации, — лишь тогда вы сможете точно рассчитать время доставки файла. Вообще говоря, необходимость поддерживать передачу данных по 10GBase-T существует уже сейчас.

Препятствия

Если организация рассматривает возможность использования решений 10GBase-T, важно удостовериться в том, что производитель вернется к требованиям стандартов TIA и ISO/IEC и отдельно укажет все дополнительные требования, необходимые для реализации дополненной категории 6. Например, если измерение перекрестных помех, наведенных с соседних кабелей, не является требованием стандарта полевого тестирования, производители должны предоставлять информацию о том, каким образом они собираются гарантировать возможность реализации приложений 10GBase-T в их системе.

Ключевая проблема здесь — перекрестные наводки с соседних кабелей и их тестирование в полевых условиях. Это новый параметр, что и вызывает столько сложностей. Комитет проводит исследования, уже выполнены серьезные лабораторные измерения, есть конкретные предложения по полевому тестированию, однако единодушия в этой области пока нет.

Поскольку пока для перекрестных наводок с соседних кабелей своего теста не существует, проблема налицо, хотя некоторые производители просто стараются ее не замечать и не обсуждать. Некоторые заявляют, что раз такие помехи нельзя измерить, то они и не имеют значения. Такой подход неправилен с любой точки зрения. Даже если учесть, что мы пока не можем протестировать их в полевых условиях, любой производитель, дорожащий своей репутацией, должен честно отвечать на вопросы о том, как именно он может подтвердить поддержку приложений 10GBase-T.

Внешние перекрестные помехи требуют измерений наводок с кабеля на кабель, и это первый случай, когда для подтверждения характеристик системы необходимо собирать информацию не только внутри четырехпарного кабеля, но и извне. Предложения по практическому измерению внешних помех включают в себя такие варианты, как нагружать все пары в ходе запуска сетевого оборудования или использовать полевые тестеры с увеличенным количеством тестовых шнуров. Выбран будет тот подход, который обеспечит более высокую точность и который можно будет реально воплотить. Это станет ясно по ходу разработки дополненной категории 6, как уже бывало с предыдущими стандартами.

Подтвердить, что система дополненной категории 6 в состоянии поддерживать приложения 10GBase-T, можно с помощью модели Шеннона для пропускной способности. Уже есть несколько производителей, которые предлагают кабельные системы и гарантируют поддержку 10GBase-T таким способом. Естественно, как только другие производители завершат разработку аналогичных систем, они тоже выйдут на рынок со своими предложениями.

Проникновение на рынок

Системы 10GBase-T идеальны для таких сред, как информационные центры, однако мы видим и множество других областей в разных сферах рынка, где пользователям приходится оперировать очень большими файлами (см. таблицу).

Медицинские учреждения — совершенно очевидный пример. Они используют телерентгенографию и магнитно-резонансную томографию (МРТ), что требует перемещения и обработки огромных файлов. Международные медицинские программы предусматривают, что медицинские записи должны быть доступны в реальном времени — и это еще один пример, где понадобится такое приложение. В любой сфере деятельности, особенно правительственной, в которой как никогда важны вопросы безопасности, могут передаваться и обрабатываться огромные файлы, например, фотографии со спутников. Организации, занимающиеся устранением последствий природных, техногенных и военных катастроф (будь то объекты нефтехимии или промышленности, зоны, пострадавшие от взрывов, или территории, которые необходимо уберечь от распространения последствий), располагают инженерно-техническими подразделениями, которым необходимо иметь быстрый доступ к большим объемам информации.

Средние размеры файлов, характерные для областей деятельности, нуждающихся
в высокоскоростной передаче данных

К вопросу о перемещении информации: небольшое спутниковое изображение, объемом
порядка 30 Гбайт, будет передано по сети 10GBase-T за 24 с, в то время как по
сети 1000Base-T передача займет 4 мин. А теперь умножьте время доставки файла
на количество пользователей, которым он нужен.

Смотрим в будущее

Все производители уже готовятся к запуску линеек продукции для дополненной категории 6, поскольку наступление соответствующих приложений на рынок неизбежно, и все это понимают. Естественно, каждый производитель, разработав такие кабельные системы нового поколения, будет продвигать их своим заказчикам и клиентам.

Те, кто использует сейчас кабельные системы категории 5e (расширенной категории 5), могут устанавливать кабельные системы дополненной категории 6 в рамках модернизации существующей системы. Потребители, имеющие каналы малой длины — до 55 м, могут предпочесть кабельную систему обычной категории 6, поскольку на таких коротких расстояниях уже сейчас поддерживаются приложения 10GBase-T. Я предположу, что тенденция все равно будет в пользу дополненной категории 6. Причина этого вот в чем: уже известно, что средний цикл использования кабельной системы составляет 10 лет, в то время как средний срок службы приложений — всего 5 лет. В течение 5 лет стандарты на 10GBase-T уже будут опубликованы, а соответствующие системы станут общедоступными, следовательно, в любом случае дополненная категория 6 должна будет поддерживать приложения 10GBase-T на расстояниях до 100 м при четырех коннекторах в сегменте.

Как всегда бывает с приходом новой технологии, сначала она стоит дороже предшествующих разработок. Часто это оправдывают затратами на исследования и внедрение, а также тем фактом, что на начальном этапе объемы продаж новой продукции невелики. Уже достаточно четко определена цена на 10-Гбит/с оборудование: предполагается, что оно будет примерно вдвое дороже существующего оборудования для 1-Гбит/с систем, при том что его пропускная способность вдесятеро больше.

В настоящее время для дополненной категории 6 рассматривается только одно приложение — 10GBase-T, ключевое приложение Ethernet. Хотя существует множество других приложений, все же более 95% пользователей применяют на своих рабочих местах именно Ethernet. Сейчас мы наблюдаем массовый переход от прежних скоростей к 1000Base-T. Приложения 10 Гбит/с уже на пути к нам, и через пять лет мы будем наблюдать такой же массовый переход на 10GBase-T.