Современная сетевая информационная проводка в жилых и офисных зданиях должна поддерживать телефон, телевидение и Internet.
B многоэтажных зданиях прокладывают, в основном, два типа информационной проводки — коаксиальную и симметричную. Первый тип кабельных систем применяют, как правило, в жилых зданиях, а второй — в административных (офисных) зданиях. В этой связи возникает следующая проблема: как, наряду с сигналами телевидения, доставить по коаксиальной проводке скоростной Internet в квартиры пользователей? И наоборот: как, дополнительно к передаче данных, организовать по симметричной проводке телефонную связь и телевещание в офисном здании?
Ниже описаны некоторые существующие решения изложенной проблемы. Вначале рассматриваются способы разводки широкополосных сигналов по жилым зданиям, а затем излагаются приемы передачи сигналов по мультимедийной проводке административных (офисных) зданий.
ДОМОВАЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ
Городская гибридная волоконно-коаксиальная сеть обеспечивает одновременно поддержку телевидения, телефона, Internet. Организация этих сервисов по единой сети дает экономию кабельной продукции, так как основные затраты при построении городских сетей связи сопряжены именно с прокладкой кабельной системы. Ряд традиционных медных кабелей теперь уже не прокладывают, а вместо них используют оптические кабели. При развертывании гибридных сетей все большая их часть выполняется на базе оптических кабелей с максимальным использованием существующей кабельной канализации и других сооружений связи, в результате оптика приближается к жилым и административным зданиям.
Общепринятое разделение частотного спектра широкополосного тракта на гибридных сетях выглядит следующим образом. Весь диапазон 5—862 МГц разбивается на три основные полосы. В полосе 48—550 МГц (в так называемом «нисходящем потоке») организуют аналоговые телевизионные каналы. В полосе 550—862 МГц осуществляют передачу данных, организуют цифровые телевизионные каналы, реализуют телефонную связь и скоростной Internet. В полосе 5—42 МГц (в так называемом «восходящем потоке») создают обратные каналы для телевидения, телефонии, передачи данных, скоростного Internet, запросов на кинофильмы, управления службами заданий.
При существующей распределительной системе на базе коаксиальных кабелей у каждого абонента необходимо установить кабельный модем для выделения сигналов телевидения, телефона и Internet из широкополосного потока (см. Рисунок 1).
В принципе можно обойтись установкой только одного терминала на секцию жилого дома, вместо нескольких абонентских кабельных модемов, однако это решение требует дополнительной прокладки симметричной проводки (см. Рисунок 2). Однако при таком подходе сохраняется принятая идеология построения сетей: в квартиры телевидение подается по обычной коаксиальной проводке, а телефония и Internet поступают по хорошо себя зарекомендовавшей симметричной проводке. Наличие последней позволяет, кроме того, организовать домовую сеть Ethernet. Тем самым достигается большее удобство обслуживания всей сети — оно проводится вне квартир, на распределительном щите, так же, как это делается сейчас в телевизионной сети. Вместо индивидуальных модемов в квартирах обслуживается один терминал на секцию.
Разводка широкополосного сигнала по секции жилого дома осуществляется следующим образом (см. Рисунок 2). В центре секции (в случае пятиэтажного дома — на верхнем этаже) оборудуют отсек связи, с единственным на всю секцию терминалом. Конечно, это более сложное устройство, чем индивидуальный модем: оно имеет намного большее число телефонных гнезд и выходов Internet. При этом пункт обслуживания остается только один на всю секцию, а телевидение и Internet будут разводиться по квартирам коаксиальными и симметричными кабелями, т. е. остальная часть системы будет полностью пассивной. Разумеется, в этих условиях пункт связи (распределительный щит) должен быть оборудован должным образом антивандальной защитой, сигнализацией, а также устройствами питания и дистанционного контроля. Для проводки почти везде окажется достаточно типового коаксиального кабеля класса RG6 и симметричного (витая пара) кабеля Категории 5 для доведения сигнала до квартир и разводки по квартирам. Такая схема полностью соответствует современным представлениям о кабельной системе и скорее всего в дальнейшем получит наибольшее распространение.
При данной системе распределения по стоякам проходят коаксиальные и симметричные кабели. Разводка телевидения выполняется коаксиалом, а Internet и телефона — витыми парами. В квартиру входят кабели обоих типов. Абонентские розетки могут быть как отдельные — для ТВ и Internet, так и совмещенные, т. е. в одном корпусе могут находиться гнезда типа F или МЭК для телевидения и восьмиконтактные порты RJ-45 для Internet. Заметим, что подобные розетки уже появились. Внешний вид одной из таких розеток показан на Рисунке 3, где в левой нижней части можно видеть гнездо RJ-45.
|
| Рисунок 3. Совмещенная розетка. |
При необходимости по описанной проводке легко организовать домовую компьютерную сеть, так как все условия для этого уже соблюдены: симметричные кабели заведены в отсеки связи (распределительные щиты), где также можно установить необходимое сетевое оборудование. По такой домовой сети может работать как Ethernet, так и другие приложения.
ВЫДЕЛЕНИЕ ТИПОВЫХ УСЛУГ
Устройства для выделения телефонного сигнала и Internet на домовой сети в настоящее время носят различные названия: домашний терминал, абонентский терминал, универсальный модем, кабельный модем и т. д. Это и понятно, поскольку отрасль широкополосных кабельных сетей довольно молода, и терминология еще не устоялась. Назначение этих устройств достаточно прозрачно: выделение из широкополосного сигнала составляющих, относящихся к отдельным службам.
Устройства для выделения на сетях телефонных каналов и каналов передачи данных выпускают многие компании. Так, компания ARRIS Interactive предлагает два типа терминалов: Touchstone Telephony Modem и Cornerstone Packed Port. Первое устройство имеет один порт RJ-45, еще один порт USB для передачи данных и два независимых порта RJ-11 для подключения телефонных аппаратов. Второе содержит один порт RJ-45 и четыре телефонных порта. Оба устройства работают в диапазонах частот: 88—862 МГц (от провайдера) и 5—42 МГц (к провайдеру).
Американская компания ADC Telecommunications разработала систему HOMEWORX специально для гибридных распределительных сетей. В нее входят ряд абонентских терминалов (Integrated Service Unit, ISU). Эти устройства могут выделять телефонные каналы и каналы передачи данных из широкополосного потока. Терминалы имеют различные порты: аналоговые телефонные, цифровые ISDN, RS232, Ethernet, и поддерживают соответствующие службы.
Устройства Home ISU (HISU) рассчитаны на одну квартиру или коттедж и способны обслуживать до четырех телефонов или два телефона и канал передачи данных каждое. Многопользовательские устройства Multiuser ISU (MISU) рассчитаны на несколько десятков абонентов, т. е. на многоквартирный дом или на секцию многоэтажного дома, имеют порт Ethernet, восемь телевизионных портов, от четырех до 12 телефонных портов (см. Рисунок 2). Кабельные модемы CME032 и CME040 способны поддерживать различные услуги, в том числе подключение до 15 абонентов через концентратор Ethernet и до двух телефонных аппаратов. Модель CME052 имеет специальный порт для организации обратного канала. Таким образом, описанные выше устройства позволяют подключать как индивидуальных абонентов, так и группы квартир.
ШИРОКОПОЛОСНАЯ ПРОВОДКА В ЖИЛОМ ДОМЕ
После выхода статьи «Телевизионная проводка» («Журнал сетевых решений/LAN», октябрь 2000 г., с. 64-69) я опросил своих знакомых, недавно въехавших в новые квартиры, о том, кто делал им телевизионную проводку? Ответ оказался крайне удивительным: «Мы сами!» Представьте себе, что жильцы самостоятельно прокладывают водопровод и канализацию... Подобное невозможно вообразить! А сложную информационную проводку — пожалуйста. Позднее мне довелось посетить компанию, работающую в этой области, и я не преминул задать им тот же вопрос. Ответ не оставлял сомнений: они строят только стояки (вертикальную часть кабельной системы), а проводку по квартире делают новоселы. Главная причина в том, что до сих пор неясно, какой должна быть информационная проводка в квартире: только коаксиальная или еще и симметричная (для Internet), сколько должно быть установлено в квартире розеток, в каких местах и т. д. К сожалению, разработчики систем не считают необходимым заниматься такой «мелочью», как квартирная проводка.
Впрочем, лет десять назад подобная ситуация наблюдалась с проводкой для локальных компьютерных сетей: каждый прокладывал ее как хотел. К счастью, тогда в Америке появился стандарт EIA/TIA-568 (1991 г.): он заставил привести в порядок кабельные системы офисных зданий. Теперь аналогичное положение дел сложилось в жилом секторе — нет стандарта, и информационная проводка в зданиях прокладывается как попало. А ведь именно на нее приходится львиная доля расходов на сеть.
К настоящему времени магистрали гибридной волоконно-коаксиальной сети во многих городах уже построены, но дальше распределять широкополосный сигнал нет возможности, поскольку распределительная система жилых зданий остается старой, не приспособленной к новым видам связи. Поэтому при новом строительстве стоит это предусмотреть и строить распределительные сети зданий с учетом указанного обстоятельства. Но полного осознания необходимости распределения широкополосных сигналов в обществе пока не наступило — свидетельство тому реакция на обсуждение данной темы в прессе.
Одна из сложных проблем — оплата внутриквартирной информационной проводки. Строители зданий монтировать широкополосную проводку не очень хотят: лишние расходы увеличивают стоимость квартиры, да и стандарта на проводку нет. Жильцы оплачивать сложную кабельную систему до въезда в квартиры не желают — много других, совершенно неотложных трат, а многоканальное телевидение и Internet вполне могут подождать.
За другие системы здания предусматривается очень серьезная ответственность: без водопровода и канализации, обычного (малоканального) телевидения жилой дом в эксплуатацию не примут, а за новую широкополосную проводку пока еще никто не отвечает. Результат получается тот же, что и в случае фасадов зданий: строители «выглаживают» каждый шовчик, каждый кирпич, а затем жильцы портят эти фасады, устанавливая спутниковые антенны и кондиционеры. То же происходит внутри квартир: только что оштукатуренные стены штробят и прокладывают разнообразную проводку.
В большинстве типовых квартир нет нормальной коаксиальной проводки — просто из стены торчит конец кабеля, идущего от этажного распределителя, с разъемом на конце. Ни розеток (тем более сдвоенных), ни скрытой проводки, ни разводки по отдельным комнатам. В новых квартирах некоторые специалисты по кабельным системам сами сделали себе скрытую разводку и смонтировали розетки, а в других — кабели прибиты к стене скобками и, в лучшем случае, имеется одна розетка. В эту розетку включены, с помощью тройников (разделителей), телевизор, кабельный модем, еще один телевизор...
Подобное кабельное хозяйство для подключения к современной широкополосной сети совершенно непригодно и требует коренной реконструкции. При такой реконструкции могут быть применены две схемы: либо обычная коаксиальная проводка и отдельные кабельные модемы в квартирах (см. Рисунок 1), либо две проводки в квартире (коаксиальная и симметричная) и общий терминал на секцию многоподъездного дома или даже весь дом (см. Рисунок 2). Выскажу предположение, что прогресс пойдет в направлении от единичного к общему так, как он шел в области антенного оснащения телевидения в жилых домах.
ДВАЖДЫ ЭКРАНИРОВАННАЯ ПРОВОДКА
В некоторых странах Европы используется иной тип мультимедийной проводки: разводку выполняют четырехпарным симметричным экранированным кабелем. По четырем индивидуально экранированным парам одновременно организуют компьютерную высокоскоростную сеть (по двум парам), передают телевизионный сигнал, а также осуществляют телефонную связь (по двум другим парам).
Подобные линии прокладываются на основе четырехпарных экранированных кабелей Категорий 7 и 8, выпускаемых компаниями AMP Netconnect, NEC/CDT, Pirelly и Teldor. Каждая пара в этих кабелях имеет диапазон рабочих частот до 0,6-1,2 ГГц, покрывая практически все потребности современных широкополосных сетей. Кабель оканчивается в мультимедийных розетках, куда оборудование может подключаться с помощью одно- и двух- или четырехпарных экранированных шнуров, отдельно для каждого приложения. Соответствующие шнуры компании уже выпускают, так же как и мультимедийные розетки. Таким образом, основные компоненты кабельных систем Категорий 7 и 8 уже созданы, более того, они производятся серийно.
Четырехпарная проводка с экранированными витыми парами Категорий 7 и 8 может базироваться только на кабелях с индивидуально экранированными витыми парами, с окружающим их общим экраном. Пары Категории 7 имеют широкополосность до 600 МГц, а проблематичной пока Категории 8 — до 1200 МГц. Мы видим, что поддерживаемая каждой следующей категорией (после Категории 5) полоса увеличивается примерно в два раза. Учитывая улучшение усилителей и усложнение способов кодирования сигналов, это означает увеличение пропускной способности от категории к категории в несколько раз.
КАБЕЛИ КАТЕГОРИИ 7 И 8
В каталогах кабельных компаний имеются изделия, соответствующие как Категории 7, так и Категории 8. В Таблице 1 приводятся конструкции, а в Таблицах 2 и 3 — основные параметры кабелей с индивидуально экранированными витыми парами и общим экраном, отнесенные к Категории 8. Замечу, что среди компаний, в каталогах которых присутствуют кабели Категории 8, отсутствуют наиболее известные американские производители.
Данные о кабелях компании Teldor (Израиль) в Таблицах 1, 2 и 3 приведены на основании имеющихся у автора образцов. Они предназначены для любых мультимедийных применений, где различные сигналы сосуществуют в одном кабеле. Две предлагаемые марки кабелей, HI-GIGADOR и HI-JUNIOR, имеют проводники 0,64 мм (22AWG) и 0,58 мм (23AWG) соответственно. Судя по каталогам, кабели других компаний подобны указанным. Все они имеют однопроволочные проводники увеличенных диаметров (0,58—0,64 мм), пленко-пористую изоляцию проводов диаметрами от 1,42 до 1,68 мм из полиэтилена, защитную оболочку из ПВХ или LSZH (безгалогенный малодымный компаунд).
При разборке образцов компании Teldor выяснилось, что кабели имеют существенное новшество в конструкции экрана пары проводов. В сечении экранированная пара представляет собой не круг или овал, как было раньше, а явно выраженный фигурный сектор. Если четыре экранированные пары (четыре сектора) сложить вместе, то они составляют полный ровный круг. Оплетка из проволоки, накладываемая на получившийся при скрутке пар цилиндрический стержень, выглядит значительно ровнее, чем у ранее разработанных кабелей. На экранированный сердечник очень хорошо накладывается защитная оболочка даже из компаунда LSZH. Кабель выглядит гладким и твердым, по сравнению с дважды экранированными изделиями прежних конструкций. Все это создает впечатление, что такой кабель значительно удобнее прокладывать и легче протаскивать через кабелепроводы.
Относительно параметров кабелей Категории 8 (см. Таблицы 2 и 3) отмечу следующее. Погонное затухание у них стало несколько меньше, чем заявлялось ранее для Категории 7, по-видимому, вследствие улучшения пленко-пористой изоляции. Особый прогресс достигнут в переходном затухании для верхних частот: оно теперь на 20—30 дБ выше, чем ожидалось ранее. Результат получен, без сомнения, за счет принципиально новой конструкции экрана, описанной выше. Как итог, защищенность пары остается положительной вплоть до частоты 1000 МГц (см. Таблицы 2 и 3).
СОЕДИНИТЕЛИ КАТЕГОРИЙ 7 И 8
Новый класс соединителей с полосой пропускания 600 МГц и выше несколько лет назад предложили компании Nexans (бывшая Alcatel) и Siemon. Эти два предложения радикально отличаются: первое основано на восьмиконтактном модульном разъеме, в то время как второе базируется на принципиально новом входе.
В соединителе GG45 компании Nexans к восьми обычным контактам RJ-45 добавлены еще четыре, с внутренним переключением. При функционировании соединителя в кабельной системе Категорий 5е и 6 используется стандартная схема RJ-45. С переходом к Категории 7 задействуются контакты, расположенные попарно по углам гнездового соединителя GG45. В соединителе TERA компании Siemon применен не традиционный RJ-45, а совершенно новый, с «двухэтажным» расположением контактных пластин. На базе этих портов к настоящему времени компаниями уже выпущены необходимые комплектующие (соединители, розетки, шнуры и панели) для сборки кабельных систем. Как утверждается, по всему миру установлены тысячи изделий под маркой TERA.
Компания AMP Netconnect создала систему AMP Communications Outlet Plus (ACO Plus), в основу которой положен оконцеватель (по терминологии компании — краевой разъем) Shielded Edge Connector Mark II, с полосой пропускания до 1200 МГц. Для разъема Mark II, куда достаточно удобно заделываются кабели PiMF на 600 МГц и PiMF на 1200 МГц, также выпускаемые AMP Netconnect, характерно низкое переходное затухание во всем рабочем диапазоне.
Элементарная линия проводки состоит из кабеля длиной до 90 м и двух соединителей на концах, включающих оконцеватели Mark II и различные вставки. Для обеспечения мультимедийности AMP Netconnect выпускает целый набор вставок, контактирующих с оконцевателем Mark II в корпусе розетки. Имеющиеся вставки позволяют реализовать следующие приложения: 1000BaseT; ATM на 622 Мбит/с; ISDN (Token Ring). Предусмотрена особая вставка, с входом не RJ-45, а ISO Cat7; выпускаются вставки со сдвоенными портами 100BaseTX, ISDN (Token Ring) и др.
Для соединительной системы ACO Plus предлагается также широкополосная вставка с коаксиальным входом 75 Ом. При необходимости передать телевизионный сигнал по экранированной витой паре типовая вставка к розетке ACO Plus заменяется на ACO TV Insert, с коаксиальным соединителем типа F. Линия оснащается такими вставками на обоих концах — как в отсеке связи, так и на рабочем месте. Широкополосное симметрирующее устройство (балун), встроенное во вставку ACO TV Insert, работоспособно во всем телевизионном диапазоне до 862 МГц. Расстояние, на которое может быть передан телевизионный сигнал по витой паре, зависит от типа экранированного кабеля. В случае кабеля PiMF на 600 МГц длины трактов следующие: до 450 МГц — 50 м, до 600 МГц — 40 м, до 862 МГц — 25 м. При применении кабеля PiMF на 1200 МГц эти расстояния удваиваются.
По заявлению московского представительства компании AMP Netconnect, в Германии разработаны проекты и ведется монтаж более 20 тыс. линий с применением кабелей PiMF на 1200 МГц и соединителей ACO Plus, с рабочей полосой до 1200 МГц. Работы одновременно идут на четырех крупных объектах.
СТАНДАРТИЗАЦИЯ СИСТЕМ КАТЕГОРИЙ 7 И 8
О начале стандартизации Категории 7 ISO/IEC объявила в сентябре 1997 г. Примерно в то же время было предложено несколько конструкций соединителей для кабельных систем этой категории. Сейчас на стадии окончательной стандартизации осталось два типа соединителей: GG45 компании Nexans и TERA компании Siemon. Оба прошли все многочисленные согласования в объединенном комитете JTC1 ISO/IEC и находятся на этапе принятия в качестве стандартных для кабельных систем.
В настоящее время Международной организацией по стандартизации (ISO) разрабатываются два отдельных стандарта на мультимедийные кабельные системы: IS 11801 специфицирует проводку Класса F (Категории 7) для коммерческих зданий; IS 15018 устанавливает требования к проводке для жилых помещений (Small Office Home Office, SOHO). Стандарт IS 15018 аккумулирует все технические достижения, позволяющие создавать кабельные системы Класса G (Категории 8), с полосой рабочих частот до 1200 МГц.
В структурированных кабельных системах Класса F (в них используются компоненты Категории 7) предпочтение отдается соединителю GG45 (стандарт ISO/ IEC 11801), а TERA считается дополнительным. Для домашних кабельных систем (Home Electronics and Multimedia, HEM) более предпочтительным признается TERA, в то время как GG45 рассматривается как дополнительный. Полный состав соединителей для систем: RJ-45 и GG45 — для проводки по стандарту 11801; коаксиальный 75 Ом и TERA — для стандарта HEM (последний должен со временем быть оформлен как стандарт ISO/IEC 15018 (SOHO)).
Стандарт на Класс F (Категорию 7) должен быть принят ISO/IEC в ближайшее время. Что касается стандарта на Класс G (Категорию 8), то его разработка еще только начинается. На данный момент имеются два предложения, оба в расчете на рабочую полосу частот 1-1,2 ГГц и тракт длиной до 50 м. Одно из них изложено в документе CD15018 и называется «Информационные технологии — интегрированная проводка для жилого и SOHO-применений». CD15018 включает справочные данные об описанных выше соединителях Категорий 7 и 8, имеющуюся документацию на проводку Категорий 5 и 6, а также коаксиальную, для кабельного телевидения.
Другое предложение внесено датской компанией 3P (Third Party Testing). Оно формулирует несколько более жесткие требования к проводке Категории 8, чем в CD15018. Комитеты, разрабатывающие приложения, должны будут предварительно согласовать между собой эти требования, для чего компания 3P открывает у себя специальную программу. Представители 3P заявляют, что подобная задача может быть решена в ближайшие два года (во что верится с трудом).
Давид Гальперович — старший научный сотрудник ОКБ кабельной промышленности, к.т.н. С ним можно связаться по тел. 583-5472.