Неинсталляционное оборудование СКС

Специализированное оборудование неинсталляционного типа для локальных сетей с волоконно-оптическими интерфейсами для применения в составе СКС.

Объективными предпосылками этой тенденции являются такие преимущества оптических технологий, как высокая пропускная способность тракта передачи сигнала, существенно большая дальность передачи, гальваническая независимость источника и получателя сообщения, нечувствительность к электромагнитным помехам и т. д. Не последнюю роль играет также значительное снижение стоимости волоконно-оптической элементной базы и внедрение в широкую практику методов монтажа, овладеть которыми по силам даже монтажникам средней квалификации, тем более что теперь им не требуется использовать дорогое прецизионное оборудование. С учетом всех перечисленных обстоятельств, волоконно-оптические линии практически повсеместно применяются при организации магистральных подсистем, а в некоторых случаях (при высоком уровне электромагнитных помех, жестких требований в отношении защиты от несанкционированного доступа) их использование оказывается экономически оправданным даже на горизонтальных участках кабельной системы. При этом высокая пропускная способность оптических трактов способствует тому, что на практике они в подавляющем большинстве случаев служат для поддержки высокоскоростных локальных сетей.

Рисунок 1. Активное оборудование для локальных сетей с волоконно-оптическим интерфейсом для применения в составе СКС.

В силу известных причин, в первую очередь экономического характера, в том числе в целях повышения конкурентоспособности за счет предоставления как можно более полного решения из одних рук, многие производители СКС во все более массовом масштабе вводят в состав продвигаемой ими кабельной системы активное сетевое оборудование самого разнообразного назначения, в том числе различные телевизионные устройства, элементы пожарно-охранной сигнализации, системы интерактивного управления кабельной проводкой и т. д. Тем не менее наибольшей популярностью пользуются низкоуровневые устройства для локальных сетей с волоконно-оптическим интерфейсом. Если активное оборудование данной разновидности входит в состав СКС конкретного производителя кабельной системы в качестве штатного компонента, то оно, как правило, реализуется в соответствии с двумя основными схемами (см. Рисунок 1). Так называемые инсталляционные устройства рассматривались нами ранее (в статье «Оптические инсталляционные устройства» в №7-8 LAN за 2000 г.). Устройства неинсталляционного типа, которые являются темой данного обзора, отличаются от инсталляционных только одним основным признаком: они принципиально не предназначены для монтажа в коробе, напольной колонке или подпольной коробке (отсюда их конструктивные особенности). В силу этого их линейный оптический порт легко доступен пользователю или системному администратору для обслуживания, так что выполнение операций переключения, измерения и других аналогичных действий оказывается существенно проще по сравнению с инсталляционными устройствами.

Перечень производителей активного оборудования неинсталляционного типа для применения в составе СКС локальных сетей в значительной степени совпадает со списком изготовителей инсталляционных устройств. Та же ситуация и с поддерживаемыми сетевыми стандартами: основная масса оборудования рассчитана на работу в сетях Ethernet и Fast Ethernet, устройства стандарта Token Ring на практике встречаются существенно реже. Еще меньшей популярностью пользуется производство оборудования для системы AS/400 (им занимается компания RIT Technologies), а о предложении устройств АТМ вообще не известно. Как и инсталляционные, неинсталляционные устройства имеют все те же разновидности, что и обычное оборудование для локальных сетей нижнего уровня. Однако отличия проявляются даже в объемах выпуска различных видов: наибольшую популярность среди пользователей и, соответственно, производителей в этой группе имеют не микроконцентраторы, а преобразователи среды.

В отличие от инсталляционных устройств, подавляющее большинство рассматриваемых далее продуктов ориентировано на реализацию концепции «оптика до рабочего стола» (Fibre To The Desk, FTTD). В соответствии с этим они позволяют перейти от так называемой базовой оптической кабельной разводки (basic cabling), где используется активное сетевое оборудование с «медным» сетевым интерфейсом, к полномасштабной оптической подсистеме СКС (complete cabling). Кроме того, применение таких устройств позволяет с большей эффективностью реализовывать так называемую компактную, или вырожденную, основную магистраль предприятия (collapsed backbone). Вкупе с большой дальностью передачи это создает значительно более благоприятные условия для обеспечения коммутации информационных потоков и поддержки функционирования мультимедийных систем.

В общем случае все множество устройств неинсталляционного типа можно разделить на те, которые используются непосредственно на рабочих местах пользователей, и те, которые устанавливаются в технических помещениях.

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ НА РАБОЧИХ МЕСТАХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

Серийное сетевое оборудование с волоконно-оптическим линейным интерфейсом для локальных сетей можно классифицировать в соответствии с различными критериями. Для классификации такого оборудования, входящего в состав СКС, удобно использовать форму конструктивного исполнения, т. е. разделить всю совокупность этих устройств на корпусные, навесные и бескорпусные (напомним, что мы рассматриваем устройства для применения, в первую очередь, на рабочих местах пользователей).

Под корпусными в данном контексте понимаются устройства с полностью закрытым корпусом, на который выведены разъемы электрического и оптического интерфейсов, элементы индикации и управления, а также, при необходимости, разъем для подачи питания. Такие устройства предназначены, в первую очередь, для настольной эксплуатации или для внешнего подключения к рабочей станции (по приборной навесной схеме), в том числе с использованием ее разъемов, различных фиксаторов и других конструктивных элементов. По состоянию на середину 2000 г. они, в основном, являются штатными компонентами оптических СКС, разработанных производителями оптических разъемов оригинальной конструкции. Наиболее обширная номенклатура таких устройств предлагается в настоящее время компаниями Fiber Craft и 3М (см. Таблицу 1). Производители классических СКС (например, АМР) крайне редко практикуют включение их в каталог.

Навесные устройства пользуются меньшей популярностью у разработчиков и производителей. Они также имеют полностью закрытый корпус и поэтому могут считаться одной из разновидностей корпусных устройств. Однако их выделяют в отдельный подкласс, потому что они подключаются (навешиваются) непосредственно к розетке СКС. Примером продукции, выполненной по такой схеме, может служить преобразователь среды 7932NC французской компании INFRA+. Данное устройство входит в состав ее кабельной системы IBCS и имеет электрические интерфейсы 10BaseT и 100BaseTX (в зависимости от модификации). Питание постоянным током производится от обычного съемного силового адаптера, включаемого в соседнюю силовую розетку; подача постоянного напряжения осуществляется по внешнему проводу со стандартной штырьковой вилкой. Рассматриваемое решение представляет собой настоящий мини-комплекс и интересно, в первую очередь, очень тесной интеграцией его активной и пассивной частей, выполненной еще на этапе конструктивной разработки. Так, в частности, розеточный модуль RJ OPTO, на который устанавливается преобразователь, имеет наряду с модульным разъемом также дуплексный оптический разъем SC. Вследствие достаточно большой массы преобразователя его корпус при монтаже дополнительно фиксируется двумя винтами на штатных крепежных резьбовых элементах розеточного модуля для достижения необходимой механической стабильности. Кроме того, преобразователь снабжен внутренним Y-адаптером с двумя розетками на передней панели. При подключении устройства к оптическому порту вилка этого адаптера входит в штатный модульный разъем на RJ OPTO. Со стороны собственно СКС комплекс имеет логическое продолжение в виде гибридного кабеля MNC880FO, где наряду с медными парами имеются также волоконные световоды.

Бескорпусные устройства являются самой популярной разновидностью оборудования, используемого на рабочих местах пользователей. Один из наиболее мощных стимулов к широкому внедрению различных разновидностей сетевого оборудования с волоконно-оптическим интерфейсом в бескорпусном исполнении — это, пожалуй, заметно возросшая в последнее время популярность рабочих станций с уже интегрированными в их конструкцию сетевыми адаптерами. В этой ситуации использование традиционных навесных трансиверов и внешних преобразователей среды оказывается неудобным, в первую очередь, с эксплуатационной точки зрения, невыгодным по финансовым соображениям, а зачастую и просто невозможным. В качестве иллюстрации последнего положения можно привести такой пример. В своей практике автор однажды столкнулся с ситуацией, когда из-за нижнего и «утопленного» расположения сетевой платы оптический микротрансивер с корпусом традиционной конструкции оказалось невозможным установить на AUI-интерфейсе встроенного сетевого адаптера 10BaseT рабочей станции Compaq. Из-за необходимости срочного подключения этого удаленного компьютера к сети вопрос о заказе удлиняющего AUI-кабеля, настольного преобразователя или обычного волоконно-оптического сетевого адаптера даже не рассматривался, и выход был найден в применении случайно оказавшегося на складе корпусного устройства с корпусом типа slim-line, причем даже его удалось установить только с перекосом, и фиксирующая защелка поэтому не закрывалась. Естественно, что о какой-либо нормальной дальнейшей эксплуатации подобной собранной «на живую нитку» конфигурации не могло быть и речи из-за постоянного риска отключения микротрансивера от сетевого адаптера.

Приведенный пример свидетельствует о том, что на практике необходимо другое решение, у которого не было бы недостатков, свойственных навесным устройствам. Наиболее естественным при установке на рабочем месте пользователя является бескорпусное исполнение в виде платы расширения, тем более что в подавляющем большинстве случаев у рабочей станции свободно более половины имеющихся слотов.

Бескорпусные устройства имеют традиционную и внешне очень схожую конструкцию. В качестве основных функциональных модулей любого устройства можно выделить печатную плату половинной длины с установленными на ней электронными и электронно-оптическими компонентами, а также лицевую панель с разъемами различных интерфейсов, индикаторными светодиодами и другими элементами, необходимыми для текущей эксплуатации. Доступные в широкой коммерческой продаже бескорпусные устройства могут устанавливаться в разъемы шин ISA, EISA, VLB, MCA и PCI.

Наиболее распространенным бескорпусным оборудованием для локальных сетей с волоконно-оптическим интерфейсом являются сетевые адаптеры, преобразователи среды и микроконцентраторы. Кроме своего различного функционального назначения они отличаются друг от друга уровнем требований к техническим ресурсам рабочей станции (см. Таблицу 3).

Исторически первой ориентированной именно на данную область применения разновидностью бескорпусных устройств с волоконно-оптическим линейным интерфейсом были адаптеры локальной сети различных стандартов. Вследствие необходимости обмена информацией с компьютером сетевые адаптеры разрабатываются под вполне конкретную шину, наибольшей популярностью среди которых пользуются ISA и PCI. Наряду с оптическим интерфейсом в целях повышения функциональной гибкости они могут иметь электрические модульные разъемы.

По мере развития техники оптической связи популярность преобразователей среды значительно возросла, так как они обеспечивают естественный и плавный эволюционный переход от «медного» решения к оптическому с использованием купленных ранее сетевых адаптеров с интерфейсом под витую пару. Кроме того, при наличии сетевого адаптера решение на основе преобразователя является заметно более выгодным с точки зрения капитальных финансовых затрат по сравнению с установкой традиционного волоконно-оптического адаптера.

В качестве примера бескорпусных преобразователей можно назвать устройства серии TRANSOPTIX компании Ortronics, которые она предлагает для применения в составе своих СКС GigaMo и GigaMo+. Аналогичное устройство типа Fiber CON 1 PC входит в состав СКС Alcatel Cabling System компании Alcatel. Общим для устройств этой разновидности является то, что они вставляются в свободный слот рабочей станции и используют ее только в качестве источника питания и монтажного конструктива без непосредственного подключения к схеме системного блока. Соединение сетевого адаптера с преобразователем осуществляется коротким четырех- или двухпарным шнуром с вилками модульных разъемов. Разработчики бескорпусных преобразователей особо подчеркивают отсутствие необходимости внесения каких-либо изменений в программные настройки рабочих станций, а также пренебрежимо малое время задержки передаваемого сигнала, т. е. установка конвертера практически никак не сказывается на максимально допустимом диаметре коллизионного домена. Помимо установки быстродействующей элементной базы последнее достигается, в частности, за счет применения системных решений с передачей сигнала между двумя средами без выхода на уровень интерфейсов AUI и MII.

Многопортовые бескорпусные устройства представлены устройствами серии DIANA (это сокращение расшифровывается как «интегрируемый в компьютер адаптер для подключения к оптической сети») немецкой компании Dafur. Данная серия интересна тем, что, не входя формально в состав конкретной СКС, она ориентирована на построение сетей в соответствии с принципом FTTD. В нее входят бескорпусные четырехпортовые концентраторы Ethernet или Token Ring с дополнительным встроенным волоконно-оптическим портом для каскадирования. В отличие от остальных разновидностей бескорпусных сетевых устройств, питание этого микроконцентратора осуществляется от внешнего навесного силового адаптера, так что он будет продолжать обеспечивать работоспособность своего сетевого сегмента даже при отключении рабочей станции.

УСТРОЙСТВА ДЛЯ УСТАНОВКИ В ТЕХНИЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Среди активных волоконно-оптических устройств СКС, предназначенных для установки в технических помещениях, преобладают различные разновидности преобразователей среды. По своим параметрам и функциональным возможностям эти устройства не имеют каких-либо существенных отличий от сетевого оборудования общего назначения. Их включение в каталог обосновывается, главным образом, соображениями предоставления партнеру производителя и конечному пользователю максимально полного спектра решений из одних рук.

Устанавливаемые в технических помещениях устройства выполняются в соответствии с одной из нескольких основных конструктивных схем. Первая из них представляет собой обычный 19-дюймовый горизонтальный конструктив в виде полки высотой 1U. В такое шасси устанавливаются бескорпусные преобразователи модульного типа с традиционным расположением электрических и оптических портов на лицевой панели рядом друг с другом. Примером подобного решения могут служить устройства типа Fiber Con N компании Alcatel с тремя установочными слотами. Основной областью их применения являются сети небольшого и среднего размера, где не требуется высокая плотность портов и в максимальной степени проявляются основные преимущества данной конфигурации: простота перехода от одного сетевого стандарта к другому посредством элементарной замены модулей и определяемая этим возможность построения смешанной конфигурации (например, 2 х Ethernet и 1 x Fast Ethernet). Дополнительная выгода отказа от высокой плотности портов состоит в возможности предоставления системному администратору расширенного сервиса. Так, в частности, в модулях преобразователей среды типа FIBER CON 2Gl компании Alcatel на каждом порту имеются малогабаритные DLP-переключатели, с помощью которых администратор может, например, отключить режим Link и изменить назначение отдельных контактов электрического модульного разъема. Последнее делает ненужным использование обращенных шнуров, благодаря чему эксплуатировать кабельную систему становится намного удобнее.

Преобразователи среды и другие устройства с горизонтальной схемой организации и фиксированной конфигурацией на практике встречаются пока значительно реже по сравнению с приборами модульного типа. Так, в состав оптической СКС Flex OS компании Fiber Craft входят 6- и 12-портовые преобразователи среды Fast Ethernet марки 6МС100 и 12МС100, соответственно. Отдельного упоминания заслуживает восьмипортовый двухскоростной мини-концентратор VOL-2008 со 100-мегабитным оптическим портом для каскадирования с разъемом VF-45, входящий в состав оптической СКС Volition компании 3М.

Еще одну разновидность конструктивной схемы представляет шасси с увеличенной высотой 2-3U, в котором модули преобразователей среды располагаются вертикально. (Краткий перечень таких устройств см. в Таблице 2.) Характерными отличительными признаками оборудования в таком исполнении являются возможность замены одного преобразователя на другой и подключение новых без выключения источника питания (принцип «горячей» замены), а также широкое применение дублированного источника питания для увеличения эксплуатационной надежности решения в целом. Удаленное управление и контроль состояния устройства обеспечиваются с помощью встроенного агента Web.

В третьем варианте исполнения основной задачей является достижение максимально высокой плотности портов. Для этого, кроме применения соответствующих схемных решений, разработчики преобразователя придерживаются следующих принципов:

• горизонтальный конструктив в корпусе высотой 1U (из-за уменьшенных до предела габаритов такое решение иногда называется экономичным);
• фиксированная конфигурация;
• сведение до минимума количества индикаторных светодиодов или — иногда — даже полный отказ от индивидуальной индикации для каждого порта;
• установка оптических разъемов из группы SFF и пары электрических разъемов Telco (RJ71); при этом оптические разъемы выносятся на переднюю поверхность корпуса, а разъемы Telco монтируются на задней стенке.

Дополнительное следствие соблюдения последнего условия состоит в уменьшении числа подводимых к передней панели коммутационных шнуров и связанным с этим улучшением удобства обслуживания и эстетических характеристик решения.

Отметим, что в некоторых видах преобразователей разъемы Telco применяются для передачи сигналов Fast Ethernet, т. е. соответствуют по своим параметрам Категории 5, что на практике пока встречается не часто.

Сравнение данных Таблицы 2 и Таблицы 4 показывает, что принятие всех перечисленных мер обеспечивает увеличение плотности портов примерно в два-три раза по сравнению с модульной конструкцией (при этом высота устройства уменьшается с 2-3 до 1U). Согласно замыслу разработчиков, применение подобных преобразователей должно дать заметную экономию средств за счет отказа от использования дорогих плат с оптическим интерфейсом в модульных коммутаторах нижнего и среднего уровня.

Высокая концентрация портов в сочетании с малыми габаритами корпуса преобразователя рассматриваемой разновидности может поставить перед разработчиками задачу обеспечения необходимых тепловых режимов для электронной схемы. Особенно остро данная проблема может встать в случае оборудования, поддерживающего стандарт Fast Ethernet, даже когда в его конструкции применяется современная микроэлектронная элементная база с минимальным энергопотреблением. Так, например, паспортная рассеиваемая мощность 24-портового преобразователя FIBERCON 2400 компании Alcatel достигает 80 Вт против 40 Вт у преобразователя FIBERCON 24 (стандарт Ethernet). Для стабилизации внутренних температурных параметров используется традиционный комплекс мер, частью которых является применение корпуса из алюминиевого сплава с высокой теплопроводностью и наличие развитой перфорации его верхней крышки.

Кроме преобразователей среды и концентраторов в перечне оборудования начинают появляться и коммутаторы. При этом они обладают теми же техническими параметрами, что и аналогичное современное оборудование для локальных сетей нижнего уровня. Так, в частности, эти устройства имеют неблокирующую внутреннюю архитектуру и реализуют принцип коммутации с промежуточным хранением. К основной магистрали они подключаются через порт для каскадирования. Такой порт реализуется в виде сменного модуля и поддерживает стандарты Fast Ethernet или Gigabit Ethernet. Остальные технические характеристики коммутаторов приведены в Таблице 5.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СЕРВИСНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

Основная масса устанавливаемых в технических помещениях сетевых устройств рассчитана на одновременное обслуживание нескольких пользователей. Это достаточно остро ставит перед их разработчиками вопрос об обеспечении необходимого уровня эксплуатационной надежности как каждого отдельного канала, так и всего решения в целом.

В современной технике электросвязи увеличение эксплуатационной надежности оборудования достигается двумя способами: использованием качественной элементной базы и резервированием (дублированием). Достигнутый на сегодняшний день уровень развития элементной базы позволяет разработчикам устройств рассматриваемой группы давать на них практически неограниченную по продолжительности, т. е. фактически пожизненную гарантию.

Резервирование оптических трактов передачи сигнала в оборудовании локальных сетей производится с помощью так называемых трансиверов с резервированием или с внутренним переключателем. В известном оборудовании, входящем в состав СКС, такие технические решения не применяются. Наиболее вероятной причиной этого является высокая надежность и малая вероятность повреждения магистральных кабелей в типичных для офисных зданий условиях эксплуатации.

Однако очень часто оборудование, устанавливаемое в технических помещениях, имеет резервные источники питания. Из двух применяемых схем резервирования первая предусматривает установку второго штатного встроенного или реализованного в форме сменного блока источника и характерна для модульных конструкций с вертикальным расположением плат конвертеров. Вторая схема представляет собой систему с «плоским» конструктивом и применяется компанией Alcatel. При этом источник питания выполняется в виде отдельной 19-дюймовой полки с соответствующим количеством выходов питания и способен обслуживать до шести преобразователей.

Для увеличения эффективности дистанционного контроля и управления сетью компанией Alcatel предложена система управления типа Fiber Con M для преобразователей среды серии FIBERCON 24/2400. Появление этого устройства является естественной реакцией отрасли на рост сложности локальных сетей на базе СКС и значительное расширение объемов применения оптических решений при создании кабельной разводки. Конструктивно система представляет собой обычную 19-дюймовую полку высотой 1U. На ее передней панели расположены жидкокристаллический дисплей и клавиатура, используемые для задания основных параметров. Передача управляющих команд осуществляется по локальной сети (in band) с помощью протокола SNMP или через интерфейс V.24 (RS 232). Система позволяет управлять отдельными преобразователями FIBERCON 24/2400 в количестве до 100 устройств. Кроме того, на полке имеется несколько цифровых входов и разъемов для подключения чувствительных элементов датчиков различных видов (для определения температуры, влажности, открытия двери и т. д.). Это дает возможность использовать ее для построения подсистемы мониторинга состояния монтажного конструктива и технического помещения в целом. В случае необходимости генерируемый при срабатывании какого-либо из датчиков сигнал тревоги автоматически отсылается по заранее заданному оператором IP-адресу. Основной областью применения системы считаются сложные сети с повышенными требованиями к надежности в аэропортах, больницах, банках, силовых структурах и других аналогичных организациях.

Отдельные рабочие станции, подключаемые к локальной сети с помощью рассмотренных ранее инсталляционных устройств, в подавляющем большинстве случаев стандартными приемами разбиваются на отдельные рабочие группы (программным образом с помощью переключателей или посредством установки нескольких модулей на общей шине). Отдельного упоминания заслуживает оригинальное решение, предложенное специалистами немецкой компании Dafur. Концентратор SUSI (разделяемый модуль для коммутируемого интерфейса) этой компании представляет собой обычное для рассматриваемой области 16-слотовое шасси с двумя источниками питания для обеспечения необходимого уровня эксплуатационной надежности и устанавливается в 19-дюймовый конструктив недалеко от центрального коммутатора. В его слоты могут монтироваться четырехпортовые модули с тремя оптическими портами 10BaseFL и одним электрическим 10BaseT. Шина концентратора связывает все модули друг с другом. Оптические порты модулей используются только для подключения рабочих станций или небольших рабочих групп, организованных с помощью инсталляционных устройств. Электрический порт предназначен исключительно для взаимодействия с коммутирующим концентратором. В состав одного сегмента входят все оптические порты в модуле с активным электрическим портом и в модулях с большими номерами вплоть до следующего модуля с работающим электрическим портом (оптические порты последнего относятся уже к другому сегменту). Например, если к коммутирующему концентратору подключены модули 1 и 4, то аппаратно это соответствует двум сегментам: в первом из них будет девять портов (модули 1—3), во втором — 39 (модули 4—16). Все переключения в целях формирования и объединения рабочих групп выполняются автоматически без вмешательства системного администратора в момент выполнения коммутации на электрическом порту.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенный выше материал позволяет сделать следующие выводы.

1. Введение многими производителями в состав штатных компонентов продвигаемой ими СКС активного оборудования для локальных сетей неинсталляционного типа с волоконно-оптическим интерфейсом существенно расширяет функциональные возможности кабельной системы по реализации концепции «оптика до рабочего стола» и созданию компактных основных магистралей.
2. Серийные образцы оборудования включаются в официальный каталог достаточно многочисленной группой производителей СКС и предоставляют пользователям преимущество получения решения из одних рук при реализации нижнего уровня информационно-вычислительной сети предприятия.
3. Оборудование и устройства рассмотренной разновидности обеспечивают подключение пользователей к информационным ресурсам предприятия по стандартам Token Ring, Ethernet и Fast Ethernet со скоростями от 10 до 100 Мбит/с, как с разделением, так и без разделения пропускной способности.
4. Устройства неинсталляционного типа обладают достаточной эксплуатационной надежностью оборудования своего класса и имеют весьма широкие возможности в области контроля их состояния и управления ресурсами.
5. Основными видами устройств неинсталляционного типа являются преобразователи среды; вместе с тем, среди предназначенного для эксплуатации в технических помещениях оборудования все большую популярность завоевывают коммутаторы.