Расширенная Категория 5 или Категория 6?

В горизонтальной проводке для локальных сетей львиную долю составляют медные кабели. Какую же Категорию медной проводки выбрать?

Нам предлагается выбор из следующих видов скоростной проводки до рабочего места: 1) неэкранированная, расширенной Категории 5 (5+); 2) экранированная, предполагаемой Категории 6; 3) волоконно-оптическая, на основе многомодовых волокон. Трудно даже вообразить, какие сомнения должен преодолеть сетевой администратор, чтобы на что-то решиться. Статья как раз и должна помочь ему в этой сложной ситуации.

В магистральных линиях оптические кабели победили электрические. Этого нельзя сказать о горизонтальной проводке, особенно относительно "последней стометровки". Более того: можно отметить даже некое наступление здесь медных кабелей. Прежние публикации уже касались проблем скоростной передачи до рабочего места (LAN, октябрь 1996 и апрель 1997 гг.), и там было рассказано, как медная проводка борется за свое место под солнцем. За прошедшее время ситуация только усугубилась. Укрепились решения, продвигающие медные кабели в более высокочастотную область: неэкранированные системы проводки - до 200 МГц, экранированные - до 600 МГц. При этом по неэкранированным витым парам (UTP) достигнуты скорости передачи до 1,2 Гбит/с. Рассмотрим предлагаемые варианты скоростной медной проводки более детально.

РАСШИРЕННАЯ КАТЕГОРИЯ 5 (5+)

Прежде всего, это GigaSPEED Cabling System компании Lucent Technologies - модификация известных продуктов SYSTIMAX SCS как в сторону улучшения параметров, так и по количеству поддерживаемых приложений. По кабельной системе GigaSPEED работает около двадцати приложений.

Замысел кабельной системы GigaSPEED состоит в том, чтобы обеспечить передачу со скоростью 1 Гбит/с (и даже выше) по неэкранированному четырехпарному кабелю. Такая принципиальная возможность была показана довольно давно (см., например, LAN, декабрь 1996, стр. 51). Совершенно иное дело - создание промышленной продукции, удовлетворяющей этому требованию. Сначала была разработана серия кабелей GigaSPEED, а выпуск всех компонентов GigaSPEED завершен в 1997 г.

В мае 1997 г. в Атланте была продемонстрирована возможность достижения проектных параметров кабельной системы GigaSPEED (см. Рисунок 1). Из Рисунка 1 видно, что линия горизонтальной проводки (Channel) GigaSPEED имеет широкополосность 200 МГц, в то время как обычная проводка Категории 5 - только 100 МГц. Конкретные сведения о параметрах кабельной системы GigaSPEED - погонном и переходном затухании, структурных возвратных потерях и др. - в разосланном по поводу демонстрации письме Bell Laboratories отсутствуют. Лишь в конце 1997 г. появились документы, в которых эти характеристики приводятся.

Теперь рассмотрим более подробно кабельные изделия серии GigaSPEED. Кабель марки 1071 - обычного исполнения, в то время как 2071 и 3071 - пожаростойкие. Кабель 2071 - с фторопластовой изоляцией, а 3071 - так называемый "безгалогенный с низким дымовыделением" (LSZH).

Предварительно о характеристиках кабелей Lucent Technologies можно прочитать в LAN, июнь 1997, стр. 68-72. Здесь приведем лишь основные параметры новой серии: погонное и переходное затухания, соотношение этих параметров (ACR) и структурные возвратные потери в полосе частот до 550 МГц (см. Таблицу 1). Можно отметить, что переходное затухание (NEXT) и ACR превышают требования стандарта ANSI/TIA/EIA-568A в полосе частот до 100 МГц на 10 дБ. Что касается погонного затухания, то оно улучшено в среднем на 4%. Так как рабочая область частот кабелей GigaSPEED расширена до 550 МГц (при передаче, например, телевизионных сигналов), у них нормируется важный для такого режима параметр "структурные возвратные потери" (structural return loss, SRL). На этом параметре мы остановимся подробнее в последующих публикациях. Здесь лишь отметим, что чем больше (в дБ) SRL, тем кабель лучше. Надо обратить внимание: важна не только величина SRL, но и его частотная характеристика. Из Таблицы 1 видно, что кабели GigaSPEED обладают хорошим уровнем SRL.

Предыдущая модификация продуктов SYSTIMAX SCS - изделия типа PowerSum - также оказались довольно широкополосными. Для линии горизонтальной проводки, выполненной из компонентов PowerSum, подтверждена рабочая полоса частот 200 МГц (подробнее в LAN, сентябрь 1997 г., стр. 13). В частности, для этой линии была продемонстрирована разница между переходным и погонным затуханием не менее 3-4 дБ даже на краю полосы частот. На всем пути развития SYSTIMAX (от первых изделий Категории 5 типа HIGH-5, через PowerSum, вплоть до GigaSPEED) наблюдается повышение их параметров и улучшение широкополосности.

Некоторые другие компании-поставщики кабельной продукции также предлагают изделия расширенной Категории 5: AMP (FUTURELAN 350), Belden (Data Twist 350), Berk-Tek (LAN mark-350). К сожалению, не совсем понятно, о чем говорит число 350 в наименовании продукции: то ли это граничная частота при передаче аналоговых сигналов (у кабелей GigaSPEED она составляет 550 МГц), то ли это широкополосность при передаче цифровых сигналов - в таком случае остается неясным, каким способом подобная ширина полосы частот достигается при отрицательном ACR (более подробно об этом см. LAN, октябрь 1996, стр. 57-58).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ РОЗЕТКИ КАТЕГОРИИ 5 (5+)

Основные электротехнические изделия для горизонтальной проводки Категории 5 (5+) - четырехпарные кабели и восьмиконтактные розетки (куда кабели и заделывают). Некоторые компании поставляют, по существу, только эти компоненты. Все остальное в их продукции - "металлоизделия": корпуса, панели, рамы, шкафы и т. п. Четырехпарные кабели Категории 5 (и выше) подробно описаны в ряде предыдущих статей (основная - LAN, июнь 1997, стр. 68-72). Теперь очередь пришла для информационных розеток Категории 5 (5+).

В распоряжении автора оказалось более десятка розеток (в большинстве - собранные модули) различных изготовителей. Общие сведения о них приведены в Таблице 2. Хотя конструкции модулей сильно различаются, все они имеют следующие общие части: спереди - восьмиконтактное унифицированное гнездо (его часто называют RJ-45), сзади - блок из восьми врезных контактов для заделки четырех пар проводов ("оконцеватель"). Эти две части модуля объединяет пластиковый корпустр. Гнездо и оконцеватель связаны электрически между собой непосредственно или через печатную плату. В модулях без печатной платы контактные плоские пружинки гнезда служат непосредственным продолжением врезных контактов оконцевателя - они выштампованы из одного листа металла. Как правило, такие модули на вид проще, легче, компактнее, чем с печатной платой. Кроме нее, в отдельных случаях, между гнездовой частью и оконцевателем бывает разъемное соединение. Некоторые модули и их частотные характеристики подробно описаны в LAN, декабрь 1996 г., стр. 54-55.

На основании сделанных в этой публикации предположений можно заключить, что частотные характеристики (особенно в верхней части полосы) у модулей с печатной платой и без нее должны существенно отличаться. Частично это подтверждается опубликованными там характеристиками NEXT (переходное затухание) в полосе до 100 МГц модулей Lucent и Hubbell (см. LAN, декабрь 1996 г., стр. 55). Что касается характеристик на частотах выше 100 МГц тех и других модулей, то сведений об этом у автора нет - не удалось добыть. Правда, имеется возможность эти параметры измерить, но эта работа требует больших усилий и значительных затрат.

Среди модулей, полученных в основном на выставках от представителей компаний (см. Таблицу 2), оказался только один, непосредственно отнесенный изготовителем к Категории 5+. Это - MPS 100 из серии модифицированных продуктов SYSTIMAX типа PowerSum, частотные характеристики которого представлены в Таблице 3. Хотелось бы иметь кабели и соединители (модули) Категории 5+ и других изготовителей, чтобы продолжить исследования в данном направлении. Автор был бы признателен за компоненты и технические данные, предоставленные для экспертизы. Результаты соответствующих испытаний, выполненных на экспериментальной линии горизонтальной проводки из компонентов PowerSum компании Lucent Technologies, опубликованы в LAN, апрель 1997 г., стр. 54. Более подробные исследования этой линии в полосе частот до 200 МГц сделаны позднее и тоже опубликованы в LAN, сентябрь 1997 г., стр. 13.

Большую роль в качественной работе соединителя играют врезные контакты оконцевателя, куда заделывают высокочастотные витые пары. Врезные контакты разных изготовителей и выполнены неодинаково (см. Рисунок 2). Контактные ножи Hubbell, Lucent и других компаний перпендикулярны проводу (см. Рисунок 2б). У Krone контактные ножи несколько другой формы и расположены к проводу под углом 45о (см. Рисунок 2а). Контакт Mod-Tap представляет собой как бы сегмент разрезанной вдоль трубки, который и врезается в провод (см. Рисунок 2в). Представители компании Mod-Tap утверждают, что он объединяет в себе качества двух предыдущих контактов. Врезной контакт компании AMP - это кусочек прецизионной пружинящей трубки с прорезью.

(1x1)

Контакт для заделки (врезки) проводов носит следующие названия: врезной; контакт со сдвигом изоляции (IDC); контакт сквозь изоляцию. Возможно, есть и другие определения, но мне они не попадались. По-видимому, этот разнобой не случаен. Внимательно рассматривая действие контактов Krone, Lucent и Mod-Tap, убеждаешься, что сдвигают и прорезают изоляцию провода они по-разному. Собственно контакты различаются по конструкции, что хорошо видно из Рисунка 2. Но это еще далеко не все. Сами контактные пластины (ножи) также не похожи. Так, например, в контакт Mod-Tap можно заделать не один, а два провода подряд (см. Рисунок 2). Описываемые ножевые контакты отличаются между собой еще многими особенностями, но не хотелось бы перегружать ими статью. Отметим только следующий факт: на одних модулях контактный блок вытянут в линию из восьми контактов (как в соединителе Hubbell), в то время как в других он разрезан на две четырехконтактные половинки (как в соединителе Lucent). Подробно размещение врезных контактов на различных модулях и заделка в них проводов рассмотрены в LAN, декабрь 1996 г., стр. 54.

ПРЕДПОЛАГАЕМАЯ КАТЕГОРИЯ 6

Следующая возможная ступень в развитии горизонтальной проводки - экранированная кабельная система с широкополосностью 600 МГц (Категория 6), предложенная компаниями AMP и Siemens. Кратко о ней было рассказано в LAN, октябрь 1996 г., стр. 58-59. Рассмотрим теперь кабельную систему предполагаемой Категории 6 более подробно, делая упор на ее характеристики.

Экранированный кабель для такой проводки впервые предложен, по-видимому, Siemens. Он состоит из экранированных фольгой витых пар (по не устоявшейся еще терминологии - FTP), с внешним двойным экраном из фольги и оплетки (окончательное обозначение S-FTP). Конструкция кабеля Data 6 фирмы Siemens следующая. Медные проводники диаметром 0,55 мм покрыты пленко-пористой полиэтиленовой изоляцией, свиты в пары и обмотаны алюмопластовой лентой. Сердечник из четырех (бывает и двух) экранированных пар обмотан алюмопластовой лентой, оплетен лужеными медными проволоками и покрыт защитной оболочкой из пожаростойкого пластика. Основные параметры витых пар: волновое сопротивление 100v15 Ом - до 100 МГц, 100v6 Ом - от 100 до 600 МГц; емкость 50 пФ/м; задержка сигнала при распространении 4,4 нс/м. Частотные характеристики кабеля Data 6 в полосе частот до 600 МГц даны в Таблице 4.

До недавнего времени не было экранированных соединителей, сертифицированных в полосе частот до 600 МГц. Такой экранированный модуль (точнее, вставка к широко известным соединителям) создан, вероятно впервые, компанией AMP. Обращает на себя внимание то, что, хотя AMP и Siemens именуют кабели и соединители Категории 6 по-разному, опубликованные ими схемы измерений и полученные результаты совершенно идентичны. Скорее всего, на каком-то этапе работа делалась этими компаниями совместно.

Измеренные характеристики погонного и переходного затухания (NEXT) в полосе частот до 600 МГц для отрезка кабеля длиной 90 м с заделанными на его концах соединителями представлены на Рисунке 3. Была применена новая вставка к соединителям AMP CO Insert 600 MHz P/N 183759-1, совместимая со всеми оконцевателями (устройствами, куда заделывают витые пары) AMP и соответствующая стандарту DIN 60603-7. Вставка (insert) имеет экранированное гнездо, с четырьмя пружинящими лепестками для соединения экранов разъема (plug) и гнезда (jack). Соединитель, в свою очередь, собирается из оконцевателя и вставки, т. е. в нем имеется разъемное соединение. Собранный таким образом соединитель затем помещается в корпус розетки. Характеристики соединителя по результатам испытаний: затухание "напроход" не более 0,4 дБ во всей полосе 600 МГц; переходное затухание между парами (NEXT) не менее 80 дБ - до 100 МГц, 70 дБ - до

(1x1)

300 МГц, 60 дБ - до 600 МГц. Надо заметить, что соединитель и линия проводки соответствуют проекту стандарта E DIN 44312-5. Полное название стандарта: Application of Independent Cabling System; Part 5: Link Class E.

На выставке в Москве вновь была представлена экранированная кабельная система фирмы Siemens, работоспособная до 600 МГц. ICCS (Integrated Communications Cabling System) строится на базе симметричных экранированных кабелей. В ней применен кабель марки Data 6, описанный выше. Он соответствует международному стандарту ISO/IEC 11801 и евростандартам по электромагнитной совместимости, в частности EN 55022 класс B. Кабель ICCS Data 6 используется совместно с модульными соединителями типа SML (Siemens Modular Link) для построения линий горизонтальной проводки на этажах (т. н. третий уровень). Аналогичную кабельную систему анонсировала компания RIT Technologies.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В докладе Bell Laboratories, опубликованном в 1997 г., в который уже раз отмечается, что применение медной проводки с полосой 600 МГц для цифровой передачи не потребуется. Во-первых, необходимость полосы 600 МГц вызывает сомнение, так как по кабельной системе расширенной Категории 5 (с полосой до 200 МГц) возможна передача информации со скоростью выше 1 Гбит/с (в докладе названа 1,2 Гбит/с). Во-вторых, экранированная кабельная система намного сложнее и дороже, чем проводка из неэкранированных витых пар. И наконец, в случае необходимости еще больших скоростей передачи, дается рекомендация применять оптические кабели, так как оптическая кабельная система быстро дешевеет и становится все доступнее.

Из сказанного выше можно сделать вывод, что в ближайшие годы наибольшее применение получит кабельная система расширенной Категории 5. Относительно небольшое количество сетей будет строиться на базе предполагаемой Категории 6. Широкому внедрению этой Категории мешает отсутствие международных стандартов и общепринятого экранированного соединителя.

Примечание. Недавно поступило сообщение о том, что подкомитет JTC 1/SC25 ISO/IEC (Международная организация по стандартизации/Международная электротехническая комиссия) рассматривает введение двух новых Категорий для проводок на симметричных кабелях. Рабочая группа WG3 этого подкомитета предпримет в течение ближайших двух лет разработку следующих классов проводки: Класс Е (Категория 6) и Класс F (Категория 7). Затем они будут включены во второе издание стандарта ISO/IEC IS 11801.

Вновь предлагаемый Класс Е (Категория 6) будет специфицирован до 200 МГц, Класс F (Категория 7) - до 600 МГц. Предполагается, что Класс F (Категория 7) будет основан на индивидуально экранированных витых парах. Для вводимых Категорий заложено положительное соотношение (разность) между переходным и погонным затуханием, даже на самых верхних частотах.

Нетрудно понять, что предлагаемые подкомитетом JTC 1/SC 25 ISO/IEC Категории 6 и 7 - не что иное, как рассмотренные в статье расширенная Категория 5 и предполагаемая Категория 6 соответственно. Остается только поздравить всех интеграторов и инсталляторов с продолжающейся путаницей стандартов и пожелать им окончательно не запутаться (подробнее о стандартах можно прочитать в LAN, ноябрь 1996 г., стр. 57-59).