Aктивное или пассивное тестирование?

Рисунок 1. Вероятность ошибки P(e) для сигналов PAM.

Достаточно ли протестировать систему только «ручными» тестерами?

Стандарты для систем Категории 6 должны быть ратифицированы примерно в течение года.

Недавно целый ряд компаний начал пропагандировать следующую идею: единственный способ получить СКС, гарантирующую адекватное функционирование сети, — выбирать только те продукты, которые независимым образом протестированы в активном канале — так обеспечивается низкий (по некоторым утверждениям, даже нулевой) процент битовых ошибок. В связи с этим пользователи, естественно, стали задумываться, насколько важно тестирование активного канала, а специалисты по монтажу забеспокоились, насколько сильно они рискуют, если попробуют обойтись без дорогого тестового оборудования, необходимого для такого рода работ.

Здесь следует внести ясность в отношении ряда вещей; главное — необходимо понять, чем вызываются битовые ошибки. Они могут иметь место в сети в силу многих причин: например, из-за некачественной связи между сетевыми адаптерами, концентраторами, маршрутизаторами, коммутаторами (т. е. устройствами, передающими и принимающими данные), а также, конечно, из-за дефектов СКС. Отделить одну причину битовых ошибок от другой практически невозможно, но можно смело утверждать, что чем лучше согласован импеданс соединительных элементов и кабеля и чем лучше их суммарные электрические характеристики, тем в меньшей степени их можно винить в возникающих при передаче ошибках.

На это совершенно нечего возразить. Качество СКС зависит, прежде всего, от согласованности характеристик компонентов и импеданса кабелей и разъемов. Рассогласование сопротивления приводит к тому, что переданный сигнал частично отражается в направлении источника, и его амплитуда на входе приемника уменьшается. Величина отраженного сигнала называется обратными потерями и исчисляется в децибелах.

Взаимосвязь между вероятностью возникновения ошибок и величиной возвратных потерь, затухания и шумов в системе сравнительно проста. Чем сильнее шумы и чем слабее сигнал из-за возвратных потерь и затухания, тем выше вероятность ошибки, так как приемник не может как следует расшифровать данные. На приведенном на следующей странице графике показан характер этой зависимости. Пока уровень шумов в системе остается невысоким, а искажения сигнала в результате затухания и обратных потерь также невелики, отношение сигнал/шум будет высоким, а вероятность ошибки — небольшой. Спецификация IEEE 802.3ab устанавливает верхний предел доли ошибок для 1000BaseT равным 10-10 по медному кабелю (не более 1 ошибки на 10 млрд бит данных). Если ошибки возникают чаще, то это, скорее всего, отразится на качестве работы сети: ее пропускная способность снизится.

Специалистам по информационным технологиям и монтажу кабельных систем, с беспокойством следящим за шумихой вокруг потенциальных источников битовых ошибок, но не имеющим реальной возможности тестировать компоненты СКС в активном режиме, предлагается простой выход: использовать качественную СКС, удовлетворяющую требованиям стандарта на Категорию 5е. В этом случае показатель суммарного переходного затухания на ближнем конце (PowerSum NEXT) для канала протяженностью 100 м в диапазоне от 1 до 100 МГц будет заведомо находиться в пределах запаса прочности, необходимого для достижения требуемого положительного значения защищенности (Attenuation to Crosstalk Ratio, ACR) или отношения сигнал/шум. Как видно из графика, при отношении сигнал/шум в 30 дБ для любого количества дискретных уровней сигналов амплитудно-импульсной модуляции (Pulse Amplitude Modulation, PAM) вероятность ошибки настолько ниже границы в 10-10, что ею можно пренебречь.

Если возвратные потери (вследствие несовпадения импеданса) находятся в пределах, определенных для Категории 5е, то и их можно не принимать во внимание в качестве серьезного источника помех. С увеличением частоты сигнала величина затухания растет, а значение ACR уменьшается. В первом приближении ACR и отношение сигнал/шум могут считаться эквивалентными параметрами. ACR характеризует остаточную мощность сигнала, уменьшившуюся в результате воздействия затухания (вносимых потерь) и шумов. Чтобы приемник был в состоянии обнаружить сигнал, значение ACR должно быть положительным. Чем оно больше, тем выше вероятность того, что процент битовых ошибок окажется в допустимых пределах.

Вывод из всего этого можно сделать следующий: безусловным требованием является использование согласованной системы, в которой кабель и соединительные элементы полностью соответствуют друг другу в отношении импеданса. Кроме того, при установке новой системы по ряду причин (не только ради минимизации процента битовых ошибок) имеет смысл выбрать СКС, параметры которой удовлетворяют требованиям предложения по стандарту на Категорию 6. Чем меньше перекрестные наводки на частоте 100 МГц (54 дБ для Категории 6, 43 дБ для Категории 5e), тем больше запас прочности и выше значение ACR.

Однако стоит ли при монтаже систем Категорий 5е и 6 в самом деле беспокоиться о тестировании на активном канале? Оправданы ли дополнительные расходы на такое независимое тестирование? Дает ли оно что-либо сверх того, что можно получить путем простой проверки с использованием ручных тестеров третьего уровня? На все эти вопросы можно коротко ответить одним словом: нет! Организации по стандартизации уже разработали спецификации, ограничивающие допустимые значения переходного затухания NEXT, вносимых потерь и возвратных потерь. Надлежащий монтаж совместимых компонентов гарантирует соответствие требованиям в отношении процента битовых ошибок. Кстати, многие изготовители компонентов Категории 5е уже существенно превзошли уровни, предписываемые этими стандартами, что позволяет компенсировать практические трудности монтажа, который часто проводится в условиях, далеких от идеальных. Подводя итог, если система удовлетворяет нормам, по крайней мере, Категории 5е, то она не должна вносить сколько-нибудь заметный вклад в искажение данных при передаче по сети при условии, что она установлена в соответствии со всеми действующими стандартами. Так что нет смысла переплачивать за систему из-за ложной тревоги.

В заключение позволим себе провести такую аналогию. Утверждать, что только активное тестирование способно гарантировать, что ваша СКС не станет источником ошибок в сети — это все равно, что утверждать, будто единственный способ убедиться в том, что только что построенный мост не рухнет, — пустить по нему автомобили. Звучит смешно. Инженер, построивший мост, пользуется стандартными математическими формулами и знает, что если все компоненты сконструированы и установлены надлежащим образом, то мост будет стоять многие годы. То же относится и к кабельным системам. Если компоненты изготовлены в соответствии со спецификациями для Категории 5e или предварительными стандартами для Категории 6 (и тем более, если они превосходят эти требования), то они будут безупречно функционировать и без каких-либо хитроумных тестов.