Диагностика проводки Категории 6

Возможности медной кабельной проводки приближаются к своему пределу, но тем не менее средства тестирования и сертификации по своим характеристикам должны опережать их хотя бы на шаг.

Июнь 2002 г. был ознаменован долгожданным событием — принятием двух важных стандартов. Документ TIA/EIA-568-B.2.1 определяет рабочие характеристики тракта (channel) и линии (link) для неэкранированных витых пар Категории 6. В спецификации IEEE 802.3ae описываются семь типов портов 10 Gigabit Ethernet, и все они рассчитаны на волоконно-оптический кабель. В обозримом будущем для медной инфраструктуры локальных сетей не предвидится повышения уровня поддерживаемой пропускной способности выше 1 Гбит/с, как в 1000BaseT, а его вполне может обеспечить и кабельная проводка Категории 5e. Вот почему кабели Категории 6 представляются великолепным проектом, возможности которого реально не востребованы.

Действительно, ни для одной из полностью стандартизированных схем передачи кабели и соединители Категории 6 не утверждены в качестве обязательного компонента. Комитет TIA/EIA TR-42 определил 1000BaseTX для поддержки полнодуплексного трафика в 1 Гбит/с (TIA/EIA-854). Однако традиционным источником подобных спецификаций физического уровня PHY являются органы IEEE, поэтому вряд ли можно ожидать сколько-нибудь серьезных усилий в направлении разработки новых продуктов этого стандарта. Теоретически проектирование и изготовление сетевых адаптеров 1000BaseTX могут обойтись дешевле, чем 1000BaseT, так как им не требуется сложная электроника для компенсации переходного затухания и возвратных потерь.

Некоторые предприятия делают выбор в пользу систем Категории 6 потому, что это полностью стандартизированные системы наивысшего качества. У них больший, по сравнению с системами Категории 5e, запас на ошибки инсталляции и прочие непредвиденные обстоятельства. Как правило, они стоят на 20% дороже, но компании готовы платить, даже не испытывая особой потребности именно в таком уровне качества.

Еще один аргумент в пользу систем Категории 6 — хороший задел на будущее. У кабелей и соединителей, монтируемых на стенах и потолках, гораздо больший срок службы, чем у многих компьютеров и телекоммуникационных устройств, — как минимум 10 лет. В 1992 г., в пору расцвета ARCnet и моды на коаксиальный кабель в сетях Ethernet, трудно было предвидеть, что Gigabit Ethernet предложат развертывать на неэкранированных витых парах, согласно стандарту 1000BaseT. Вполне вероятно, что к 2012 г. появится приложение с пропускной способностью выше Gigabit Ethernet, но меньше 10 Gigabit Ethernet, и многие будут заинтересованы в его поддержке на действующей медной проводке.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КАБЕЛЯ КАТЕГОРИИ 6

Тестирующее оборудование для сертификации и диагностирования кабельных систем должно измерять или рассчитывать 10 параметров, совокупность которых полностью характеризует потенциал производительности кабельной системы. Их допустимые значения могут немного варьироваться в зависимости от того, какая часть проводящего канала подвергается тестированию. Среди специалистов по монтажу кабеля наиболее популярным объектом измерений — до появления кабелей Категорий 5e и 6 — была конфигурация Basic Link, впервые описанная в документе TIA TSB-67.

В состав Basic Link, как показано на Рисунке 1a, входят следующие элементы: горизонтальный отрезок кабеля длиной до 90 м, включая, возможно, «точку перехода» (это может быть некий соединитель, с помощью которого часть линии удается проложить через офисную мебель модульной сборки); горизонтальный кросс с гнездом для подключения тестера; телекоммуникационная розетка (наподобие гнезд на подрозетниках, широко распространенных в офисных помещениях); наконец, разъемы и двухметровые кабели тестирующего оборудования с обоих концов линии. Максимальная длина линии Basic Link составляет, таким образом, 94 м.

В TSB-67 определена конфигурация Channel, показанная на Рисунке 1б. В самых последних вариантах TSB-67 сюда включены все элементы Basic Link, а также соединительный шнур и второй горизонтальный кросс, причем суммарная длина двух кабелей тестового оборудования и соединительного шнура не должна превышать 10 м, а общая длина тракта — 100 м. Такая модель была введена для достижения лучшей аппроксимации итоговой конфигурации пользовательской системы. Как известно, сейчас широко практикуется установка коммутационных панелей в монтажных шкафах. Однако, поскольку на момент первоначальной прокладки кабеля, панели и соединительные шнуры обычно отсутствовали, характеристики тракта измерялись редко.

Последнее предложение ISO и TIA — модель Permanent Link (см. Рисунок 1в); судя по всему, она станет основным объектом измерений в кабельных системах. В этой конфигурации присутствует большинство компонентов Basic Link, но требуется, чтобы кабели тестового оборудования нейтрализовали вклад соединительных шнуров на концах линии в результаты измерений. Причем влияние параметров разъемов тестовых устройств должно учитываться. Общая длина линии Permanent Link может достигать 90 м.

Начиная с самых первых спецификаций на различные виды кабелей, в центре внимания специалистов по тестированию были четыре ключевых параметра. Под измерением схемы разводки подразумевается просто проверка правильности подключения проводов на обоих концах: нужно удостовериться, что нет коротких замыканий, обрывов, пересечения пар, их реверсирования и разделения, а также прочих неполадок. Еще одним измеряемым параметром является длина кабеля, от точного определения которой зависят многие другие результаты. Следующий параметр, подлежащий измерению, — затухание. Амплитуда любого сигнала, передаваемого по проводам, уменьшается по мере пройденного им расстояния, в зависимости от волнового сопротивления проводника (импеданса) (см. Рисунок 2a). На высоких частотах затухание больше, чем на низких. Если сигнал или какие-либо его значимые компоненты претерпевают чрезмерное затухание, то принимающее оборудование окажется не в состоянии правильно интерпретировать поступающую информацию.

Важная характеристика линии — переходное затухание на ближнем конце (Near-End Crosstalk, NEXT). Оно выражается в том, что сигнал, проходящий по одной витой паре, индуцирует сигнал на другой. NEXT измеряется на том же конце кабеля, куда подается тестовый сигнал (см. Рисунок 2б). Это явление наиболее ощутимо на ближнем конце, так как сигнал максимально интенсивен в самом начале своего пути по кабелю. Независимое скручивание витых пар позволяет ослабить взаимное влияние сигналов разных пар, поэтому наибольший вклад в переходное затухание вносят разъемы и гнезда, для подключения к которым витые пары приходится раскручивать.

До появления спецификации Категории 5e сетевые протоколы, как правило, использовали не более двух из четырех витых пар типичной кабельной конфигурации. В случае Gigabit Ethernet по медному кабелю задействуются все четыре пары. Когда все они играют активную роль, простое измерение NEXT перестает адекватно отражать рабочие характеристики кабеля, — возникает необходимость в количественной оценке взаимосвязей между каждой из пар и тремя остальными парами. Такой общий параметр называется суммарным переходным затуханием на ближнем конце (Power Sum NEXT, PSNEXT). Его трудно измерить непосредственно, поэтому искомое значение обычно выводится расчетным путем из отдельных межпарных показателей NEXT. В итоге получаются четыре различных результата PSNEXT (по одному для каждой витой пары) на каждом конце линии или тракта (см. Рисунок 2в).

Переходное затухание на дальнем конце (Far End Crosstalk, FEXT) определяется следующим образом: на одну витую пару подается сигнал, а на противоположном конце линии или тракта измеряется наведенный сигнал (см. Рисунок 2г). Напомним, что NEXT измеряется на том конце, куда подается сигнал. Если линия длинная, затухание будет значительным, т. е. FEXT зависит от длины кабеля и сам по себе не представляет интереса как характеристика линии или тракта. Однако зависимость от длины можно компенсировать — для этого из значения FEXT достаточно просто вычесть величину затухания «возмущающей» пары. Полученный результат называется приведенным переходным затуханием на дальнем конце (Equal Level FEXT, ELFEXT).

Как и в ситуации с NEXT, для получения адекватных характеристик линий или трактов Категории 5е или 6 с четырьмя активными парами вводится понятие суммарного переходного затухания на дальнем конце (Power Sum ELFEXT, PSELFEXT). Этот показатель, подобно PSNEXT, рассчитывается, а не измеряется непосредственно.

Задержка распространения — время прохождения сигнала по линии или тракту. Кабельная система чаще всего благополучно проходит тест на соответствие этому параметру, однако возможен некоторый разброс значений номинальной скорости распространения (Nominal Propagation Velocity, NPV) на разных витых парах, в частности вследствие особенностей изоляции кабеля.

Для систем Категории 5e и 6, рассчитанных на поддержку Gigabit Ethernet с передачей трафика по всем четырем парам, важную роль приобретает так называемый перекос задержки распространения (propagation delay skew). Это разница между задержкой для витой пары, на которой она максимальна, и задержкой для пары, где она минимальна (см. Рисунок 3). Несколько лет назад по причине дефицита одного из типов изоляции некоторые производители кабелей использовали в своих продуктах несколько видов изоляции. Такие кабели могут не подойти для систем Gigabit Ethernet именно из-за нарушения допуска на перекос задержки: принимающие устройства не смогут синхронизировать все четыре сигнала, проходящие по линии Gigabit Ethernet.

Рисунок 3. Перекос задержки распространения — это разница между временем прохождения сигнала по самой медленной паре и временем прохождения по самой быстрой паре.

Возвратные потери (return loss) — показатель, характеризующий постоянство импеданса вдоль кабельной пары. Резкие колебания импеданса вызывают отражение сигнала назад к передающей стороне и, соответственно, его интерференцию с фактическим трафиком. Эта интерференция наиболее ярко проявляется в случае дуплексного трафика — неотъемлемого атрибута практически всех систем Gigabit Ethernet по медному кабелю.

В международных версиях стандарта Категории 6 фигурируют еще два параметра, которые в версии TIA/EIA не обязательны: защищенность (Attenuation-to-Crosstalk Ratio, ACR) и суммарная защищенность (Power Sum ACR, PSACR). Во многих отношениях именно они наилучшим образом характеризуют истинные возможности кабельной системы. При повышении частоты сигнала увеличивается и затухание, т. е. уровень сигнала уменьшается. Между тем переходное затухание (шум), описываемое главным образом с помощью NEXT, растет неравномерно с увеличением частоты. На частоте, при которой ослабленный сигнал не превышает величины NEXT, связь становится невозможной — сигнал фактически заглушается шумами. Эффективная пропускная способность кабельной системы определяется частотой с нулевым коэффициентом ACR.

В системах Категории 6 используются те же параметры, что и в системах 5e. Отличие в том, что стандарт Категории 6 требует большего запаса для переходного затухания и возвратных потерь. Тестовое оборудование Категории 6 должно быть более чувствительным по сравнению с инструментами Категории 5e, чтобы обеспечить точное измерение этих значений. Другим важным нововведением для Категории 6 стали расширенные возможности в определении конфигураций Permanent Link.

РЫНОК СРЕДСТВ ТЕСТИРОВАНИЯ КАБЕЛЕЙ

Те, кто занимается монтажом кабельной проводки, не смогли бы выполнять свою работу без устройств, позволяющих удостовериться в нормальном функционировании установленной системы. Исключительно важно знать, насколько быстро тестовое оборудование сможет произвести все 77 000 отдельных измерений, по результатам которых линия будет принята или забракована. Большое внимание также уделяется возможностям тестовых приборов управлять информацией. Желательно, чтобы они могли хранить полученные сведения в течение какого-то периода времени и позволяли без труда экспортировать их в базу данных или представлять в виде бумажных отчетов.

Если администратор сети приглашает стороннего подрядчика для прокладки кабеля, он, вероятно, уделит основное внимание диагностике и устранению неполадок, а не массовой сертификации. Администраторов обычно больше интересуют законченные тракты Channel, а не линии Permanent Link, так как их цель — эффективное функционирование проводки при решении производственных задач; вопросы же массовой обработки данных и составления отчетов отходят на второй план. Число компаний, выпускающих карманные устройства тестирования кабелей, за последние годы несколько уменьшилось, причем ни одного из ныне действующих производителей не миновали процессы слияния, отделения или иного рода реструктуризации.

После приобретения Microtest компания Fluke Networks наладила выпуск двух различных линеек тестеров для кабелей Категории 6. Самое свежее пополнение серии DSP-4000 — новый универсальный адаптер DSP-4300 для линии Permanent Link; в отличие от многих тестеров Категории 6, выпускавшихся до появления стандартов, он может выполнять измерения для Permanent Link без помощи специализированных соединителей, т. е. не требует ориентироваться на определенных производителей.

Кроме того, в комплект входит специальный тестовый кабель для частого употребления. Он позволяет добиться согласованности измерений возвратных потерь: при использовании обычных соединительных шнуров эти характеристики могут существенно варьироваться в зависимости от того, как вы с ними обращаетесь — как сматываете, разматываете и т. п. В случае конфигурации Channel, где соединительные кабели оконечных устройств включаются в тестируемую схему, Fluke Networks гарантирует более стабильную повторяемость результатов измерений по сравнению с конкурирующими тестерами за счет своей фирменной технологии компенсации удаленных соединителей (Remote Connector Compensation).

В отличие от большинства других продуктов тестирования кабелей устройство DSP-4300 может выполнять несколько полезных тестов в работающих сетях: оно регистрирует трафик, идентифицирует порты концентраторов и распознает параметры трафика через эти порты. Такие возможности особенно ценны в режиме устранения неполадок.

Еще один прибор от Fluke Networks, OMNIScanner2, по своим функциям во многом аналогичен DSP-4300. И тот и другой могут выполнять все измерения для сертификации кабелей Категории 6 в конфигурациях Permanent Link и Channel, а также определять параметры ACR и PSACR на соответствие стандартам ISO. Обе модели совместимы с универсальным адаптером Universal Permanent Link Interface Adapter, благодаря чему при тестировании оборудования разных производителей нет необходимости использовать сразу несколько тестовых комплектов. Продукты оснащены съемными картами памяти для переноса результатов тестирования в компьютерную базу данных. Имея надлежащий набор адаптеров, с помощью любого из этих приборов можно тестировать как волоконно-оптический кабель, так и кабели Категории 5e и предшествующих стандартов.

Некоторые специалисты по прокладке кабеля весьма высоко ценят богатые возможности программного обеспечения OMNIScanner ScanLink в части поддержки баз данных и считают их незаменимыми. Продукты OMNIScanner используют систему диапазонов для обозначения относительных уровней качества и могут выдавать результаты измерений в иной форме, чем DSP-4300. OMNIScanner2 способен печатать наклейки для кабелей непосредственно на принтере, подключенном к тестеру, тогда как пользователи DSP-4300 должны приобретать у партнеров Fluke Networks особый программный продукт, который создает наклейки с использованием базы данных тестирования.

Устройство WireScope 350 компании Agilent Technologies включает два компонента, отсутствующих в продуктах Fluke Networks. Первый из них — сенсорный цветной ЖК-экран. Как утверждают в Agilent, это значительно упрощает работу с прибором по сравнению с монохромными дисплеями других производителей. Второе дополнение — переговорное устройство, с помощью которого специалисты по монтажу могут общаться между собой по тестируемому кабелю. Это не шутка: у специалистов, работающих у монтажных шкафов на расстоянии 90 м друг от друга, нередко возникает необходимость координировать свои действия более четко, чем они могли бы добиться, просто перекликаясь между собой.

При тестировании кабельной системы тестовое оборудование требуется устанавливать на обоих концах линии или тракта, а каждый отдельный тест затрагивает только четыре пары. Вряд ли вы захотите бегать с одного конца линии на другой всякий раз, как соберетесь тестировать очередной кабель. Пользоваться портативными рациями «уоки-токи» может быть запрещено или невозможно по тем или иным причинам, да и не у каждого монтажника найдется при себе PDA с картой 802.11b.

Agilent выпускает универсальный пробник (Universal Link Smart Probe), что, по сути, избавляет от необходимости применять специфические для конкретного производителя тестовые комплекты. В устройстве WireScope 350 реализована технология автоматической компенсации (Auto Cancellation Technology), позволяющая исключать характеристики оконечных соединителей при измерении на тракте. Отдельно предлагаются аксессуары для сертификации волоконно-оптического кабеля, а также программное обеспечение для прямой печати наклеек.

Примечательная особенность линейки продуктов Agilent состоит в том, что устройство FrameScope 350 для мониторинга и тестирования в реальном времени (включая контроль рабочих параметров серверов файлов, электронной почты, Web, DNS и DHCP) позволяет реализовать все функции тестирования кабеля, предлагаемые в WireScope 350: для этого достаточно приобрести такой же прибор для работы на дальнем конце тестируемой линии. В итоге получается единое решение тестирования/мониторинга. Помимо этого, FrameScope 350 имеет встроенный сервер Web, что позволяет управлять работой устройства в удаленном режиме через интерфейс на базе браузера.

Компания Ideal Industries получила линейку устройств сертификации кабельной проводки LANTEK в наследство. (Создатель LANTEK — компания Wavetek; ее в свое время купила Wandel & Goltermann, после чего та была переименована в Wavetek, Wandel & Golterman. Впоследствии она сменила название на Acterna и продала серию кабельных тестеров компании Ideal Industries.) LANTEK 6 выполняет все положенные тесты Категории 6. К нему можно подключать адаптеры для тестирования волоконно-оптического кабеля, и, по сравнению с другими, он выделяется самым ярким цветным экраном. Это не сенсорный экран, и он гораздо меньше дисплеев WireScope/FrameScope, которые выполняют все функции интерфейса в продуктах Agilent. Но если вам бывает трудно разглядеть изображение из-за слишком яркого солнечного света, вспомните о LANTEK 6.

Datacom Textron — последний представитель большой четверки в области карманных тестеров кабельной проводки. Компания первой включила в комплект своего тестера LANcat переговорное устройство, и эту традицию успешно продолжает последняя модель — LANcat System 6. Однако пусть вас не вводит заблуждение символика System 6: максимум, на что способен новый LANcat, — сертификация кабелей Категории 5e.

Из всех компаний, судя по всему, только Fluke и Agilent уделяют должное внимание рынку карманных моделей кабельных тестеров, продолжая вкладывать в него солидные средства. Тестирование кабелей — дело тонкое и сложное, требующее интенсивных разработок в области аппаратного и программного обеспечения для проведения измерений, и к тому же монтажники постоянно повышают требования в отношении миниатюризации и продления срока жизни батарей.

Однако разработка высококачественных продуктов — это еще не самое трудное; их производителям приходится годами заседать в комитетах по стандартам, чтобы договориться с изготовителями кабелей и соединителей по поводу обеспечения приемлемого уровня взаимодействия. Вспомните, ведь сегодня еще не создан в полном смысле слова стандартный физический уровень сети, для которого требовался бы кабель Категории 6, и тем не менее комитеты уже обсуждают вопросы, связанные с Категорией 7, а предложения по спецификациям для Категории 8 можно без труда найти в Internet посредством простого поиска.

По оценкам Agilent, 20% устанавливаемых сейчас кабельных систем используют компоненты Категории 6, и со временем их доля будет возрастать. Совсем скоро и перед специалистами по прокладке кабеля, и перед сетевыми администраторами встанет задача сертификации и тестирования систем Категории 6, если они уже сейчас не занялись этим. Волоконно-оптические кабели пока не пользуются популярностью на клиентских участках инфраструктуры, этого вряд ли стоит ожидать до тех пор, пока цены на сетевые адаптеры не станут сопоставимыми со стоимостью их аналогов для медного кабеля. Хотя производителям кабельных тестеров, скорее всего, придется встраивать в них поддержку Категории 7 и выше, Категория 6 может остаться «последним бастионом» технологии медной проводки в коммерческих и домашних сетях.

? CMP Media LLC

Рассматриваемые продукты

Fluke Networks http://www.flukenetworks.com

• DSP-4300
• OMNIScanner2

Agilent Technologies http://www.agilent.com

• WireScope 350
• FrameScope 350

Ideal Industries http://www.idealindustries.com

• LANTEK 6

Datacom Textron http://www.datacom.textron.com

• LANcat System 6