Запас по характеристикам

Рекомендации относительно кабельной проводки для Ethernet 100BaseTX и 1000BaseT.

Переход от 10BaseT к 10/100 или 100BaseTX и, в конечном итоге, к 1000BaseT ставит пользователей перед необходимостью продумать заново имеющуюся или планируемую кабельную систему. Первый вопрос, который необходимо себе задать: «В состоянии ли имеющаяся кабельная система Категории 5 поддерживать 100BaseTX?» TIA и IEEE утверждают, что кабельная система Категории 5 способна обеспечивать функционирование 100BaseTX. Однако большинство заглядывающих вперед пользователей предпочитают не рисковать тем, что один или более из кабельных компонентов не будет соответствовать стандартам Категории 5. Такие пользователи при переходе к 10/100 или 100BaseT выбирают усовершенствованную кабельную систему или какую-либо другую с характеристиками лучше, чем у стандартов Категории 5.

КАТЕГОРИЯ 5E

TIA/EIA утвердила спецификацию на проводку Категории 5е в четвертом квартале 1999 г. Она разрабатывалась в интересах рабочей группы IEEE 802.3ab, занимающейся стандартом на локальные сети Gigabit Ethernet по медному кабелю протяженностью до 100 м (последний более известен как 1000BaseT). Если Категория 5е достаточно хороша для минимальной поддержки 1000BaseT, то, как можно было бы предположить, она вполне адекватна для поддержки 10/100 или 100BaseT. Однако это не обязательно так и есть.

Как видно из Таблицы 1, требования к кабельному каналу лишь несколько выше, чем в случае обычной Категории 5. По сути, Категория 5е — это сегодняшняя Категория 5 с тестированием различных дополнительных параметров. Однако если характеристики компонентов Категории 5е аналогичны Категории 5, то для поддержки 10/100 и 100BaseTX все компоненты должны устанавливаться самым тщательным образом. Стандарт просто не предполагает дополнительного запаса по характеристикам для допущения гарантированной поддержки 10/100 или 100BaseTX.

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ КАТЕГОРИЯ 5/5Е

Давайте посмотрим, почему обеспечиваемый кабельной системой усовершенствованной Категории 5/5е дополнительный запас требуется для поддержки 10/100 и 100BaseTX. В частности, этот дополнительный запас необходим для улучшения соотношения сигнал-шум (Signal-to-Noise Ratio, SNR). Чтобы передаваемый сигнал мог быть распознан, сигнал локальной сети должен быть максимально сильным, а порождаемые кабельной системой шумы — минимальными. В кабельной отрасли SNR характеризуется обычно двумя очень важными параметрами — погонным затуханием (attenuation) и переходным затуханием на ближнем конце (Near-End Crosstalk, NEXT). Погонное затухание характеризует потерю в мощности сигнала при его распространении по кабелю, а переходное затухание — фоновый шум, или переходные помехи, в принимающей паре со стороны передающей пары. В идеале мощность сигнала должна была бы оставаться неизменной, а вносимые в систему переходные помехи отсутствовать. Разница между погонным и переходным затуханиями называется защищенностью (Attenuation-to-Crosstalk Ratio, ACR). Это весьма полезная характеристика, так как она сообщает пользователю, каким будет соотношение сигнал-шум для данной кабельной системы.

ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ СОГЛАСОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ

Одного дополнительного запаса недостаточно, выбранные усовершенствованные кабельные компоненты должны быть согласованы друг с другом. Стремление к расширению возможностей модульных соединителей вынудило производителей оборудования ввести электронную компенсацию потерь от переходных помех в модульных разъемах. Однако при этом, как показывает опыт, такие соединители необходимо использовать со строго определенными горизонтальными кабелями и соединительными шнурами, чтобы полученная система обеспечивала расчетные характеристики. Выбор кабелей или шнуров разных, не сотрудничающих друг с другом производителей может привести к несовпадению характеристик и отражениям в канале и отрицательно сказаться на SNR.

SNR И ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ETHERNET

В идеале вся неактивная (кабельная) часть локальной сети не должна влиять на производительность системы. Проблемы в кабельном хозяйстве могут привести к потере и порче пакетов, коллизиям и множеству других проблем в функционировании локальной сети. В этой ситуации повторная передача потоков данных становится неизбежной. Однако общая пропускная способность Ethernet весьма чувствительна к повторным передачам. Так, например, повторная передача 1% трафика Ethernet отнимает 80% пропускной способности, а повторная передача 2% трафика Ethernet — 99% пропускной способности системы. Таким образом, ожидаемая производительность 100BaseTX будет в действительности эквивалентна 20BaseTX или вообще нулевой пропускной способности в случае большого процента повторных передач.

Рисунок 1. Сравнение ACR для каналов Категории 5/5е и усовершенствованной Категории 5/5е при 100 МГц.

Канал кабельной системы Категории 5 имеет предельно допустимый для Ethernet 100BaseTX уровень ACR в 3,1 дБ при 100 МГц. Таким образом, кабельная система не имеет никакого запаса на случай ошибки. Канал кабельной системы Категории 5е предоставляет несколько лучший запас в 6,1 дБ при 100 МГц. Для гарантированной поддержки систем Ethernet 10/100 и 100BaseTX кабельная проводка должна обеспечивать тот же запас по характеристикам, какой Категория 5 предоставляет для 10BaseT. Согласованный канал усовершенствованной кабельной системы Категории 5/5е, как тот, что изображен на Рисунке 1, предоставляет пользователю запас по ACR в 14,6 дБ. Такая кабельная система будет обеспечивать необходимые для поддержки Ethernet 10/100 и 100BaseTX характеристики даже при ошибках монтажа, замене кабелей и средств соединения и несогласованности соединительных шнуров.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ПРОВОДКА ДЛЯ 1000BASET

Если проектом предусматривается инсталляция кабельной системы, которой в перспективе придется поддерживать 1000BaseT, то такое решение должно быть тщательно продумано. Учитывая рассмотренные выше проблемы SNR применительно к 100BaseT, кабельную систему необходимо выбирать таким образом, чтобы пользователи имели тот же функциональный запас, который Категория 5 обеспечивает для 10BaseT. Такая кабельная система должна, как минимум, базироваться на оборудовании и кабелях, совместимых с проектом стандарта TIA на Категорию 6.

Рисунок 2. Величина PSACR для Категории 5е и LANmark-1000/GigaMo+ при 100 МГц.

Ввиду функционирования 1000BaseT на более высоких частотах затухание передаваемого сигнала будет сильнее, а NEXT приобретает еще бoльшую значимость. Для достижения высоких скоростей передачи данных в локальной сети 1000BaseT передаваемый и принимаемый сигналы приходится разделять, при этом задействуются все четыре пары кабеля. Таким образом, передаваемый и принимаемый сигналы будут распространяться одновременно. В этой связи существенными становятся новые характеристики кабельной системы, а именно суммарное переходное затухание (Power Sum NEXT, PSNEXT) и суммарная защищенность (Power Sum ACR, PSACR). Эти две характеристики учитывают эффект одновременной передачи по всем четырем парам кабеля и являются ключом к пониманию влияния кабельной проводки на SNR системы и, в конечном итоге, на пропускную способность Ethernet. На Рисунке 2 показано, какое преимущество с точки зрения PSACR получат пользователи при выборе согласованной кабельной системы вместо стандартной Категории 5е. Такого рода характеристики необходимы, если пользователи хотят иметь достаточный функциональный запас для беспроблемной поддержки 1000BaseT.

ЗАМЕЧАНИЯ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

Какую бы локальную сеть — 10/100, 100BaseTX или 1000BaseT — ни поддерживала кабельная система, она должна предоставлять достаточный запас для ее надежного функционирования. Использование минимально совместимых компонентов проводки чревато риском того, что локальная сеть окажется не в состоянии функционировать с максимальной эффективностью. Если пользователь переходит на 10/100 или 100BaseTX и собирается менять проводку или переезжать в ближайшие два года, то я рекомендовал бы усовершенствованную кабельную систему Категории 5/5е. Если пользователь не собирается менять проводку или не намеревается переезжать в ближайшие два года, тогда я рекомендовал бы кабельную систему на базе Категории 6. Эта кабельная система предоставляет необходимую платформу для надежной поддержки 1000BaseT в будущем.