Что за Категорией 5?

Категория 5 сослужила свою службу в качестве горизонтальной кабельной инфраструктуры. Сегодня новые технологии порождают спрос на медную проводку следующего поколения.

Конечные пользователи редко, если вообще когда-либо, обращают внимание на кабели, выходящие из их компьютеров и исчезающие в стене. Однако кабельная инфраструктура образует «дорогу жизни», от которой зависит функционирование всей сети.

Сегодня в большинстве сетей в качестве горизонтальной проводки используются кабели и компоненты Категории 5 — от концентраторов и коммутаторов до индивидуальных пользователей. Категория 5 применяется для целого ряда сетевых приложений с 1994 года (преимущественно на базе 10BaseT Ethernet и 100BaseT Fast Ethernet).

Но сейчас все активнее проявляется тенденция выхода за ограничения Категории 5, как определено в спецификации ANSI/TIA/EIA 568A Ассоциации промышленности средств связи (Telecommunications Industry Association, TIA, http://www.tiaonline.org).

Одна из причин, по которым отрасль стала рассматривать спецификации на проводку с параметрами, выходящими за определяемые Категорией 5, состоит в появлении Gigabit Ethernet. Хотя стандарт описывает преимущественно различные способы передачи трафика Gigabit Ethernet по оптическому волокну (как многомодовому, так и одномодовому), он предусматривает возможность реализации этой высокоскоростной разновидности Ethernet на коротких расстояниях — до 100 м — и по медному кабелю. Этот стандарт на Gigabit Ethernet по медному кабелю (IEEE 802.3ab), ратификация которого ожидается со дня на день, предполагает гораздо более строгие ограничения на шумы и другие факторы, способные привести к помехам и задержкам в сети. Вследствие этого весьма специфического набора требований обычной Категории 5 может оказаться недостаточно для поддержки гигабитных скоростей.

Несмотря на не столь существенное влияние, как у Gigabit Ethernet, ATM все же внес свой вклад в переход к новым категориям. Ячейки ATM могут передаваться и по медному кабелю, а ввиду высоких скоростей ATM должны пригодиться запас и гибкость, которые будущие кабельные системы будут способны предложить.

И TIA, и Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO, http://www.iso.ch) активно работают над стандартами на медную проводку с параметрами, превосходящими определенные для Категории 5. Эти стандарты, включая Категории 6 и 7, будут завершены не ранее 2000 года. Но благодаря расширению возможностей горизонтальной проводки эти технологии с большим интересом рассматриваются компаниями, где бы хотели, чтобы кабельная система служила не только сегодня, но и в будущем.

НЕОБХОДИМОСТЬ — МАТЬ ПРОГРЕССА

Любой, кто использует проводку из кабелей с неэкранированными витыми парами Категории 5 для Ethernet или Fast Ethernet, скажет вам, что из четырех пар кабеля реально задействуются только две. Одна пара служит для передачи сигналов на концентратор или коммутатор, а другая предназначена для доставки информации конечному пользователю. Две оставшиеся пары в настоящее время не используются.

Gigabit Ethernet предполагает задействовать все четыре пары кабеля. В отличие от Fast Ethernet, где одна пара предназначена для передачи, а другая для приема, Gigabit Ethernet по медному кабелю предусматривает прием и передачу одновременно по всем четырем парам. Это позволяет увеличить скорость передачи без значительного увеличения частоты сигналов.

Ввиду того, что Gigabit Ethernet использует медную проводку по-иному, нежели Ethernet и Fast Ethernet, TIA создала дополнение к стандарту TIA/EIA 568A в связи с множеством вопросов, возникающих из-за использования всех четырех пар. Новая версия, известная как ANSI/TIA/EIA 568A-5, или просто Категория 5е («e» — от англ. enhanced, что означает «усовершенствованная»), должна была быть завершена к концу 1998 года, но, как слишком часто случается при разработке стандартов, дата окончательного принятия была перенесена на более поздний срок. Как сейчас утверждается, стандарт должен быть готов к сентябрю-октябрю 1999 года.

Как и традиционная Категория 5, Категория 5е будет иметь диапазон рабочих частот в 100 МГц. По мнению Хьюго Дрейе, менеджера по маркетингу Datacom Media Test Group в Fluke Networks (http://www.fluke.com), этого будет достаточно для Gigabit Ethernet: «Теоретический минимальный диапазон рабочих частот для Gigabit Ethernet составляет 62,5 МГц, но на практике его оказывается недостаточно из-за шумов и переходных помех. Поэтому диапазон рабочих частот должен быть шире минимального, и, как сейчас считают, 100 МГц должно оказаться достаточно для Gigabit Ethernet.

Помимо диапазона в 100 МГц Категория 5е предусматривает более строгие требования не только к самому кабелю, но и к соединительному оборудованию, шнурам переключений и другим компонентам. Кроме того, Категория 5е предусматривает дополнительный запас для ряда параметров проводки, которые мы рассмотрим позднее.

Весьма вероятно, что Категория 5е станет основным выбором для горизонтальной проводки в новых зданиях, а также в случае модернизации отдельных участков. Несомненно, Категория 5е расширяет возможности горизонтальной проводки, но для тех, кто не хочет демонтировать свою традиционную кабельную систему Категории 5, мы скажем, что свыше 90% правильно установленных и сертифицированных систем Категории 5 будут способны передавать трафик Gigabit Ethernet без проблем. Однако, прежде чем начинать передавать высокоскоростной трафик по существующей кабельной системе, вы должны знать о фундаментальных различиях в сигнализации и о том, как функционирует проводка, когда используются все четыре пары.

ПРОВЕДЕНИЕ ТЕСТОВ

Ввиду того, что проводке Категории 5 приходится теперь поддерживать такие технологии, как Gigabit Ethernet, список тестируемых параметров значительно расширяется: в случае 10BaseT Ethernet и 100BaseT Fast Ethernet они либо вообще не измерялись, либо были не столь существенны.

Для Категории 5 тестируемые рабочие конфигурации, точность кабельных тестеров и тестовые параметры указаны в документе TSB-67. Этот документ определяет уровень точности измерений кабельными тестерами таких параметров, как погонное затухание и переходное затухание на ближнем конце (Near-End Crosstalk, NEXT). Однако TSB-67 не учитывает ряд факторов, имеющих существенное значение, когда одновременно используется все четыре пары. Поэтому TIA работает над TSB-95, куда она собирается включить некоторые дополнительные необходимые для сертификации проводки Категории 5 для работы по четырем парам тесты. TSB-95 будет определять тестовые параметры Уровня IIe. Это означает, что если производитель кабельных тестеров хочет поместить на свое устройство маркировку об его соответствии Уровню IIe, то такой тестер должен будет уметь производить измерения для Категории 5е.

Одно из таких измерений касается так называемого переходного затухания на дальнем конце (Far-End Crosstalk, FEXT). Если NEXT предполагает измерение возмущения сигнала на том же конце кабеля, что и источник, то FEXT предусматривает измерение переходного затухания на противоположном конце кабеля по отношению к источнику перекрестных помех. Ввиду использования всех четырех пар явление FEXT оказывается гораздо более вероятно в случае передачи сигналов Gigabit Ethernet по медному кабелю.

В принципе, FEXT измерить не сложно, но здесь есть одна тонкость: результаты измерений зависят от длины тестируемого кабеля. Для устранения этой очевидной неопределенности измерений FEXT TSB-95 вводит еще один измеряемый параметр для учета естественных различий в протяженности кабеля — приведенное переходное затухание на дальнем конце (Equal-Level Far-End Crosstalk, ELFEXT). Это позволяет получить стандартизованные характеристики безотносительно длины кабеля.

Другой критерий, не нашедший отражения в TSB-67, но вводимый в TSB-95, — суммарное затухание ELFEXT. Он предусматривает измерение общего шума одной пары вследствие перекрестных помех со стороны трех остальных пар. Суммарное затухание дает гораздо более ясную картину функциональных характеристик кабеля.

Другой вступающий в действие при использовании всех четырех пар кабеля Категории 5 фактор — возвратные потери, иногда называемые эхом. Возвратные потери имеют место, когда сигнал отражается назад, в направлении источника — чаще всего это явление связывается с плохим качеством соединителей.

Кроме того, проблемы с передачей трафика Gigabit Ethernet по медному кабелю могут возникнуть изза так называемого перекоса задержки. Это явление связано с неодинаковой задержкой сигнала в разных парах кабеля, обычно оно оказывается следствием использования различных изоляционных материалов. Производители кабелей иногда изолируют пары с помощью разных материалов из-за нехватки стандартного материала — фторированного этиленпропилена (Fluorinated Ethylene Propylene, FEP). Его нехватка стала ощущаться несколько лет назад, но вместо сокращения производства пленумных кабелей производители стали просто изолировать несколько пар с помощью FEP, а остальные пары — с использованием другого материала. Результирующий перекос задержки может самым существенным образом сказаться на общей производительности сети.

Хотя рассмотренные термины могут показаться избыточными для тех, кто привык к тестированию таких параметров, как длина, затухание и NEXT, их тем не менее требуется знать, когда используются все четыре пары Категории 5.

Как упоминалось ранее, большинство с самого начала правильно установленных кабельных систем Категории 5 должно выдержать тесты, определенные в TSB-95. У тех немногих, которые эти тесты не пройдут, главным виновником такого плачевного результата будут скорее всего соединители, а не сама проводка. «Если мы собираемся использовать Gigabit Ethernet и предлагаемую им схему кодирования в полнодуплексном режиме по медному кабелю, то тогда нам волей-неволей придется учитывать то, на что мы раньше не обращали внимания, — говорит Дрейе из Fluke. — Кабельная линия в здании состоит из кабеля и соединителей, но иногда соединители ведут себя неадекватным образом».

Соединители в стенных розетках или соединительных блоках могут износиться или потерять контакт, из-за чего кабельный тестер выдаст результат «тест не прошел». В большинстве случаев проверка этих компонентов и замена их на новые, даже обычные, Категории 5, позволяют решить проблему и обеспечить приемлемые характеристики. Другой вариант — установить высокопроизводительные шнуры переключений для сокращения числа соединителей на линии.

ЗА ПРЕДЕЛАМИ КАТЕГОРИИ 5

Сегодня приобрести отвечающую спецификации TIA проводку и получить работающее решение не составляет труда. При этом вы можете использовать компоненты от различных производителей, такие, как шнуры переключений и соединители, в произвольной комбинации, без каких-либо последствий для качества линии. Однако помните, что окончательная версия стандарта будет принята не ранее сентября-октября 1999 года. Многие имеющиеся на рынке кабельные тестеры уже сегодня позволяют протестировать и сертифицировать проводку Категории 5е и измерить имеющуюся кабельную систему Категории 5 на соответствие более высоким требованиям. Кроме того, многие тестеры способны проводить измерения на частотах свыше 100 МГц и тестировать проводку на соответствие параметрам, определенным для Категорий 6 и 7, ни одна из которых пока не ратифицирована (более подробно с кабельными тестерами для сертификации проводки Категории 5е и выше вы можете познакомиться во врезке «Тестирование на 1, 2, 3»).

Несмотря на то что Категории 5 и 5е способны доставить сигнальный трафик Gigabit Ethernet до настольных систем, и TIA, и ISO думают на несколько шагов вперед. Обе организации по стандартизации работают над спецификациями на гораздо более совершенную медную проводку. (Более подробно о TIA и ISO и их усилиях в области стандартизации вы можете прочитать во врезке «Ситуация в области стандартов».)

TIA находится в середине пути по определению спецификации на Категорию 6 с диапазоном рабочих частот 200 МГц (при этом тестироваться будет диапазон до 250 МГц). Стандарт еще далек от завершения, и даже не все частотные параметры были определены. Но очевидно, что измерения NEXT, Power Sum NEXT, ELFEXT и Power Sum ELFEXT, а также возвратных потерь потребует введения более строгих ограничений.

Тем не менее поставщики кабельных систем заявляют во всеуслышание, что они могут предоставить готовые решения, причем такие, что в будущем установленные системы будут соответствовать спецификации на Категорию 6. Проблема в том, что эти решения опираются на нестандартные, не взаимозаменяемые компоненты. До сих пор работа над Категорией 6 ограничивалась непосредственно проводкой — никаких спецификаций на разъемы, соединители и другие аналогичные продукты не разрабатывалось. Поэтому, если только все компоненты не приобретены у одного производителя, характеристики кабельной системы будут вряд ли хотя бы близки к требованиям Категории 6; а в случае некоторых комбинаций результаты могут оказаться даже хуже, чем для Категории 5.

Другая проблема в том, что спецификация на Категорию 6 будет, скорее всего, предусматривать применение стандартных соединителей RJ-45, столь широко используемых с другими типами медной проводки. В случае, когда кабель призван обеспечивать более высокие характеристики, соединители чаще всего оказываются слабейшим звеном в цепи. Простого усовершенствования соединителей будет, вероятно, недостаточно, потому что в результате они могут оказаться обратно несовместимы с инсталляциями Категории 5 и Категории 5е. Поэтому цель состоит в таком изменении конструкции вилок и разъемов, чтобы, с одной стороны, они имели более высокие характеристики, а с другой — были обратно совместимы с прежним оборудованием.

Эта проблема с соединителями приведет, скорее всего, к еще более строгим требованиям на такие тестируемые параметры, как NEXT и FEXT. Шнуры переключений и другие компоненты также, вероятно, потребуют высокоточной модернизации в целях создания совместимых решений.

Категория 6 и ее диапазон рабочих частот в 200 МГц кажутся чем-то далеким, но не торопитесь, так как вы еще, может быть, не слышали о том, что нас ждет за пределами этого уровня медной проводки. До сих пор TIA не делала практически никаких заявлений относительно предложений по Категории 7. (Группа, вероятно, хочет сосредоточить свои усилия на подготовке спецификации для Категории 6, завершение которой ожидается в 2000 году.) Однако ISO не остановила своих работ над Классом Е (эквивалент Категории 6). Кроме того, ISO уже создала рабочую группу для работы над проводкой Класса F; в номенклатуре TIA ей соответствует Категория 7. ISO и Электротехническая комиссия (Electrotechnical Commission, IEC) определили медный стандарт на 600 МГц, причем, как бы это невероятно ни звучало, он уже на пути к принятию!

Хотя Категория 7 может выглядеть как опережение событий, в особенности с учетом того, что Категория 6/Класс Е пока не получила широкого распространения, она тем не менее уже пользуется поддержкой. Так, в январе 1999 г. на заседании ISO/IEC одновременно с обсуждением предложений по характеристикам Класса Е группа добилась значительного прогресса в определении соединителей для будущей спецификации Категории 7.

Как упоминалось ранее, использование стандартных разъемов RJ-45 на частотах Категории 6 оказывается практически нереальным, так как выходит за пределы возможностей этих соединителей. Поэтому ISO/IEC рассматривает предложения на обратно совместимые с прежними соединители в форм-факторе RJ-45. Два основных предложения исходят от Alcatel и AMP. Скорее всего, они будут объединены на летнем заседании группы. Предложения для Категории 7/Класса F должны будут в обязательном порядке предусматривать экранировку пар вследствие характерного для высоких частот увеличения шума.

ЧТО ВЫБРАТЬ?

С появлением Категории 5е, Категории 6 и Категории 7 компании получают практически неограниченный выбор медной проводки. Но настоящая проблема для многих компаний состоит в следующем: зачем продолжать разрабатывать все более и более сложную медную проводку для горизонтальных подсистем? Gigabit Ethernet на настольных системах потребуется не раньше, чем через несколько лет, но и тогда он будет использоваться только небольшим процентом конечных пользователей. То же самое справедливо в отношении ATM на 155 Мбит/с, к тому же для его реализации достаточно Категории 5 и 5е на 100 МГц. Многие вообще считают, что движение «ATM до настольных систем» скончалось несколько лет назад.

Вероятно, не будет большим преувеличением предположить, что большинство конечных пользователей не задействуют на полную мощность даже разделяемое соединение Ethernet на 10 Мбит/с. Так в чем же смысл устанавливать проводку на 600 МГц, в особенности с учетом того, что в настоящее время нет ни одного приложения с такими высокими требованиями к диапазону рабочих частот?

Наиболее очевидная причина рассмотрения проводки, лучшей, чем Категория 5, состоит в создании запаса на будущее. Многие компании вынуждены демонтировать унаследованные кабельные системы Категории 3 или 4, потому что они оказываются несовместимы с Fast Ethernet, не говоря уже обо всем, что хоть отдаленно напоминает Gigabit Ethernet. Не желая проходить через все эти мытарства снова, компании делают выбор в пользу Категории 5е, в особенности если они собираются оставаться в данном помещении на долгий срок. Анализ финансовых затрат на проводку показывает, что разница между Категорией 5 и 5е не столь уж существенна, в результате 5е оказывается логическим выбором для тех, кто прокладывает новую проводку (см. Таблицу). «Трудоемкость и стоимость работы и компонентов (для Категории 5е) практически те же самые, и, поскольку отличия не превышают 20% по сравнению с традиционной Категорией 5, большинство людей автоматически выбирают 5е», — говорит Дрейе из Fluke.

Если компания может повременить с модернизацией кабельной системы по крайней мере год, то ей лучше подождать принятия стандарта на Категорию 6 и появления совместимых решений. Однако компоненты Категории 6 обойдутся заметно дороже. «Пока Категория 6 представляет собой достаточно дорогостоящую модернизацию, так что вы должны спросить себя, понадобится ли она вам в ближайшие пять—десять лет, — предостерегает Дрейе. — Все зависит от ваших намерений. Если вы собираетесь занимать данное здание не менее 15 лет, то установка Категории 6 определенно имеет смысл. Однако в случае аренды помещений она пока не оправдана».

Все выглядит так, будто проводка лучше Категории 5 ждет появления приложений для получения импульса к своему развитию, но, как мы часто видели в случае информационных технологий, эволюция и прогресс не заставляют себя ждать — даже для этого небольшого куска провода, выходящего из каждой настольной системы.

Tестирование на 1, 2, 3

С приближением срока принятия стандарта IEEE 802.3ab на Gigabit Ethernet по медному кабелю все большую и большую озабоченность вызывает вопрос, что делать с новыми тестовыми параметрами, которые требуется учитывать при реализации этой технологии по существующей проводке UTP Категории 5. Кроме того, в связи с появлением на рынке Усовершенствованной Категории 5 и Категории 6 компании хотят быть уверены, что устанавливаемые системы будут соответствовать настоящим и будущим стандартам.

Несмотря на то что большинство стандартов на кабельные технологии после Категории 5 далеко от завершения, многие производители тестового оборудования выпускают устройства, с помощью которых компании не только могут ресертифицировать Категорию 5 на соответствие новым параметрам, таким, как переходное затухание на дальнем конце (Far-End Crosstalk) и возвратные потери, но и проводить тестирование на соответствие ожидаемым кабельным спецификациям после принятия последних.

Например, DSP-4000 Digital CableAnalyzer компании Fluke (http://www.fluke.com) будет тестировать не только существующую проводку Категории 5, но также Категории 5е и ожидаемой Категории 6. Он будет способен определять такие параметры, как приведенное переходное затухание на дальнем конце (Equal-Level Far-End Crosstalk, ELFEXT), суммарное переходное затухание на ближнем конце, перекос задержки и возвратные потери для проводки с диапазоном рабочих частот до 350 МГц.

Ввиду того, что стандарты на Категорию 6 находятся пока на ранней стадии разработки, окончательные тестируемые параметры могут оказаться иными. Чтобы тестер отражал текущее положение дел, Fluke собирается предлагать обновления программного обеспечения.

Другой крупный производитель тестового оборудования, также думающий о будущем, — Microtest (http://www.microtest.com), чей OmniScanner выполняет измерения для Категории 5е и 6 и прочего, что бы ни появилось еще. Продукт поддерживает диапазон рабочих частот до 300 МГц и способен измерять такие величины, как ELFEXT, Power Sum ELFEXT, и возвратные потери.

Scope Communications (http://www.scope.com) также предлагает тестер, который будет соответствовать требованиям спецификаций на категории выше пятой после их принятия. Кабельный анализатор WireScope 155 будет измерять ELFEXT, возвратные потери и перекос задержки — все параметры из спецификации TSB-95.

Кабельный тестер LT 8600 компании Wavetek Wandel Goltermann (http://www.wavetek.com) способен производить тестирование в диапазоне до 300 МГц и измерять суммарные величины и все остальные параметры, определенные в TSB-95.

К будущим испытаниям свои тестеры готовит и Datacom Textron (http://www.datacom.textron.com) — эта компания была в результате покупки Greenlee Textron производителя кабельных тестеров Datacom Technologies в 1998 году. Ее LANcat System 6 тестирует проводку на соответствие всем последним и разрабатываемым стандартам, включая параметры ELFEXT, Power Sum ELFEXT и возвратные потери.

Так что, несмотря на то что стандарты на Категории выше 5 пока не высечены в камне, тестеры всех крупнейших производителей дадут вам точные измерения, даже если спецификации и изменятся в процессе принятия.

Стоимость на горизонтальную проводку в расчете на пользователя

Ситуация в области стандартов

Большинство тех, кто что-либо знает о проводке, связывают стандарты, такие, как Категория 5, а также процедуры тестирования и сертификации проводки с именем Ассоциации промышленности средств связи (Telecommunications Industry Association, TIA, http://www.tiaonline.org). В 1995 году TIA ратифицировала документ TIA/EIA 568A (EIA расшифровывается как Electronics Industries Association — Ассоциация электронной промышленности), где определена Категория 5 UTP. Та же самая группа приняла бюллетень TSB-67, где детализируются измерения, которые необходимо провести для сертификации проводки Категории 5.

В прошедшие с тех пор четыре года TIA продолжала работу над 568А, внеся несколько изменений для введения новых тестируемых параметров и новых способов обеспечения соответствия Категории 5 требованиям выполняемых поверх нее приложений.

В настоящее время TIA находится в середине пути по подготовке TIA/EIA 568A-5, где описывается Категория 5е, и TSB-95, куда включена обновленная информация о том, как тестировать проводку Категории 5 для работы с Gigabit Ethernet.

Но TIA — не единственная организация по стандартизации, занимающаяся медной проводкой. Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO, http://www.iso.ch) также имеет свой интерес в области кабельной проводки. Стандарт 11801 определяет проводку, аналогичную работам TIA над Категорией 5 и выше. 11801 Класс D соответствует Категории 5. И пока TIA корпит над усовершенствованной Категорией 5, ISO разрабатывает так называемый Класс D 1999, весьма напоминающий спецификацию Категорию 5е.

Помимо этого, TIA работает над спецификациями на Категорию 6 и даже на Категорию 7. Со своей стороны ISO образовала комитет для рассмотрения проводки Класса E и Класса F, соответствующей аналогичным стандартам TIA.

Зачем такое дублирование усилий? Одним из ключевых факторов является географический. TIA располагается в Вашингтоне и, следовательно, ориентирована по составу участников и направленности усилий на Северную Америку. ISO же намного более интернациональна по составу участников, поэтому ее спецификации гораздо более привлекательны для европейских и других неамериканских компаний.

«Весьма печально, что мы не можем придти к одной системе, — считает Хьюго Дрейе, менеджер по маркетингу Datacom Media Test Group в Fluke Networks (http://www.fluke.com). — Мы должны привести стандарты в соответствие друг с другом, но это займет дополнительное время». Он добавляет, что в случае Категории 5 многие части стандарта разрабатывались совместно.

Однако Категории 6 и 7 (или, если вы предпочитаете, Классы Е и F) еще столь молоды, что нет никакой гарантии, что они будут тесно увязаны между собой. Вместе с тем оба лагеря заинтересованы в тесном сотрудничестве, а не в работе друг против друга, чтобы медная проводка получила путевку в жизнь.

Ресурсы Internet

Популярное изложение технологии 1000BaseT можно найти на сервере Web альянса Gigabit Ethernet по адресу: http://www.gigabitethernet.org/technology/whitepapers/.

Узнать о последних разработках в области Усовершенствованной Категории 5 и Категории 6 можно на http://www.cabletesting.com.

Больше о Категории 5 и последующих стандартах можно прочитать на Web-сервере TIA http://www.tiaonline.org.

Техническую статью по вопросам совместимости компонентов Категории 6 можно получить на http://www.wavetek.com/products/LT8000/CAT6Whitepaper.html.