В 2005 г. основной темой нескольких конференций и большого количества публикаций в профессиональной прессе была элементная база расширенного Класса Е с верхней граничной частотой 500 МГц. Применение этого оборудования является необходимой предпосылкой поддержки функционирования сетевых интерфейсов 10GBaseT, технические спецификации которого разрабатываются институтом IEEE в рамках проекта 802.3an и должны быть окончательно утверждены летом 2006 г.

С точки зрения измерительной техники принятие нового стандарта означает следующее:

  • расширение частотного диапазона до 500 МГц;
  • отсутствие четких норм в отношении «центрированной» вилки интерфейса измерительного прибора;
  • ужесточение технических требований к основной массе контролируемых параметров;
  • необходимость увеличения точности измерений;
  • появление нового параметра Alien Crosstalk.

Наиболее заметное отличие от традиционной Категории 6 заключается в увеличении верхней граничной частоты с 250 до 500 МГц. Приборы для полевого тестирования должны быть сконструированы таким образом, чтобы обеспечивать максимальную точность именно на верхней частоте рабочего диапазона, поскольку именно там в наибольшей степени проявляются все ошибки монтажа системы. Иначе говоря, простого увеличения частоты недостаточно.

В 2003 г. в профессиональной прессе активно дискутировалась проблема «пирамидального», или «центрированного», тестирования (de-embedded в англ. терминологии). Ее суть заключается в том, что вилки и розетки Категорий 5е и 6 обеспечивают максимальное значение параметра NEXT, только если в розетке предусмотрены компенсирующие контуры, причем вилка должна иметь определенное значение переходного затухания («центрированная» вилка). Слишком «хорошая» вилка ухудшает параметры разъема так же, как и «плохая». В первом случае розетка оказывается недостаточно компенсированной, во втором — чрезмерно компенсированной. Как результат, из-за отклонений характеристик элементной базы Категорий 5е и 6 от заданного значения требования к параметрам комбинации вилка-розетка не выполнялись. Это в полной мере относится и к измерительным приборам, т. е. к вилке тестирующего прибора выдвигается требование по нахождению ее параметров точно в середине разрешенного диапазона значений. Профессионалы ведут речь о так называемом «центрированной» вилке, наличие которой является основой для корректного тестирования стационарной линии.

Рисунок 1. «Центрированная» тестовая вилка с печатной платой является наиболее распространенной конструкцией.

Опыт последних лет наглядно свидетельствует о том, что надлежащих характеристик «центрированной» вилки существенно проще добиться в том случае, если в ее конструкции предусмотрена печатная плата (см. Рисунок 1). При обычной схеме установки вилки на гибкий кабель, основанной на применении врезного контакта или проколе оболочки, разброс получаемых параметров оказывается недопустимо велик. Справедливости ради отметим, что, хотя подобное решение обеспечивает линейность характеристик в частотном диапазоне от 250 до 500 МГц, «центрированные» параметры вилки должны быть теоретически обоснованы, так как нормативные документы по тестированию в частотном диапазоне до 500 МГц пока отсутствуют, а их появления не стоит ожидать ранее 2007 г.

Дополнительно — для скептиков — могут быть выполнены измерения полного тракта, в состав которого входят шнуры, горизонтальный кабель и розетки от одного производителя. Как можно ожидать, большое количество производителей кабельных систем предлагают частную системную гарантию на основе результатов измерения трактов. Почему такие измерения могут считаться «истиной в последней инстанции» только при определенных условиях, мы обсудим ниже. Необходимо также подчеркнуть, что требования к тракту, в основу которых положены спецификации IEEE, окончательны и вряд ли будут существенно меняться. В то же время работа над определением параметров стационарной линии еще в самом начале.

В 2003 г. журнал LANLine протестировал 21 кабельную систему Класса Е различных производителей, представленных на рынке Германии. Подробную информацию заинтересованные читатели могут найти в Internet. Для нас в этой связи важно то, что не все полевые тестеры показали одинаковые результаты. Например, согласно данным одного из них, наилучшее значение NEXT всей системы превосходило наихудшее всего на 1,8 дБ, что явно не соответствует действительности.

Аналогичные ситуации иногда наблюдаются в процессе тестирования проводки на объекте. Например, один из полевых тестеров показал, что стационарная линия не соответствует требованиям стандартов, а прибор другого производителя не обнаружил препятствий к ее передаче в эксплуатацию.

В таком случае специалист, выполняющий измерения, имеет в своем распоряжении два варианта дальнейших действий:

  • руководствуется результатом того тестера, которому больше доверяет;
  • принимает за истину показания прибора с более «оптимистическими» показаниями и не утруждает себя поисками причины расхождения результатов.

В худшем случае такая неоднозначность станет источником проблем в процессе дальнейшей эксплуатации. Для приложений 1000BaseT, как свидетельствует опыт, подобные неприятности случаются крайне редко, поскольку резервы по параметрам для систем Класса Е относительно требований стандарта 1000BaseT достаточно велики. На Рисунке 2 они отмечены символом R*. Однако при переходе к системам Класса 6а не следует рассчитывать на наличие значительных запасов по параметрам, критически важным для интерфейсов 10GBaseT, а значит, можно сделать два вывода.

Рисунок 2. Требования к параметру NEXT различных стандартов на структурированную проводку и приложения.
  1. Требования по точности определения фактических значений параметров полевыми тестерами при переходе к проводке Категории 6а для поддержки функционирования интерфейсов 10GBaseT ужесточаются. Нахождение установленных в процессе тестирования прибора параметров в пределах граничных значений должно подтверждаться и во время его текущей эксплуатации.
  2. Результаты измерений на уровне граничных значений Класса Е/Категории 6 необходимо рассматривать как критические с учетом того, что интерфейсы 10GBaseT эксплуатируются и на кабельных трактах Класса Е/Категории 6 с максимальной длиной до 55 м. Типовая область их применения — центры обработки данных, где информация передается, как правило, на небольшие расстояния. Чрезмерно оптимистическая оценка результатов измерений для критических приложений в данной области может привести к фатальным последствиям.

Требования к точности измерений полевых тестеров определены в ISO/IEC 61935-1 и варьируются в зависимости от стандарта на проводку. Соответствующие численные значения приведены в Таблице 1. Из нее следует, что самым критичным параметром является переходное затухание NEXT для тракта. В данном случае к измерительным приборам предъявляются наиболее жесткие требования, поскольку в процессе измерений фактических величин параметров тракта влияние комбинации вилка-гнездо адаптера прибора на точность результатов должно быть минимальным. Эффективность используемого для этого алгоритма во многом зависит от применяемой модели. В итоге, согласно установкам стандарта, неопределенность конечного результата составляет почти 6 дБ (см. Таблицу 2).

Таблица 2. Требования к точности полевых тестеров уровня IIIe согласно стандарту TIA-568B-2 в отношении тракта (дБ).

Мы не слишком ошибемся, если предположим, что первое поколение систем «расширенной» Категории 6 будет иметь небольшие запасы по параметру NEXT, величина которых едва ли превысит несколько децибелов. Таким образом, допустимая величина неточности в 6 дБ является чересчур большой. На основании этого в процессе выбора измерительного прибора для полевого тестирования пользователь должен обратить внимание не только на его соответствие перспективному уровню точности IIIe, но и на наличие у прибора сертификата независимой лаборатории, где констатируется, что прибор обеспечивает ошибку определения переходного затухания для тракта и стационарной линии не свыше 1,5-2 дБ.

Пример результатов из сертификата независимой лаборатории приведен на Рисунке 3. Голубая линия соответствует допустимому граничному значению по уровню точности IIIe. Наличие подобного сертификата сводит к минимуму риски выполнения ненужных работ по переустановке розеточных модулей в случае индикации «некорректного FAIL» или сбоев при функционировании интерфейсов 10GBaseT в процессе текущей эксплуатации кабельной системы при получении «некорректного PASS». Появления первых образцов измерительного оборудования — пока в виде частных закрытых решений — следует ожидать в конце 2006 г. Важно отметить, что выполнение тестером требований уровня IV вовсе не означает автоматическое соответствие прибора уровню точности IIIe. Данное свойство выражается преимущественно в его способности исключать влияние первого модульного разъема RJ-45 на результаты измерений в процессе тестирования тракта.

Рисунок 3. Образец тестового сообщения лаборатории UL.

В связи с внедрением сетевых интерфейсов 10GBaseT часто обсуждается новый параметр межкабельного переходного затухания Alien Crosstalk (AXT). Он характеризует переходные помехи со стороны элементов проходящего рядом параллельного тракта. Данное явление практически незаметно на частотах менее 250 МГц. При смещении в частотный диапазон 500 МГц картина меняется радикально, здесь сигнал испытывает значительно большее затухание, а его защищенность от помехи заметно падает.

Межкабельное переходное затухание (Alien Crosstalk, AXT) зависит в первую очередь от конструкции кабеля и тестируется в лаборатории в соответствии с так называемой моделью «шесть вокруг одного». Основная причина выбора такой конфигурации состоит в том, что остальные кабели жгута за пределами рассматриваемой семерки практически не создают помехи на тракт передачи, расположенный в центре передачи.

Рисунок 4. Тестовая конфигурация «шесть вокруг одного» с проверяемым кабелем в центре подобной «семерки».

В условиях реальной кабельной системы на объекте ситуация осложняется тем, что заранее неизвестно, какой кабель станет оказывать влияние на конкретный тракт передачи. Если к решению проблемы подходить с формальной точки зрения, то пришлось бы протестировать по этой схеме поочередно все кабели, проложенные на этаже. Как результат, затраты начинают расти экспоненциально. Поэтому проверку параметра AXT следует осуществлять только в лабораторных условиях в наихудшей ситуации по модели «шесть вокруг одного» (см. Рисунок 4) или аналогичной ей схеме.

Нередко скептики задают вопрос о целесообразности измерения только «классических» параметров IL, NEXT, ELFEXT, RL, ACR и аналогичных им, ведь такой критически важный параметр, как AXT, не контролируется. В этой связи можно отметить, что цель полевых измерений — не определение характеристик отдельных компонентов, совокупность которых образует тракт передачи, а фактически проверка качества выполнения монтажа. Отрицательные последствия неряшливого выполнения монтажных работ (чрезмерная развивка отдельных витых пар, нарушение фирменной технологии при удалении пленки экрана и т. д.) проявляются преимущественно на высоких частотах. Это обстоятельство приобретает еще большее значение для элементной базы «расширенной» Категории 6, поскольку частотный диапазон увеличивается с 250 до 500 МГц.

Рисунок 5. Кабельный тестер DTX 1800 соответствует по своим параметрам уровню точности IIIe.

Пока не ясно, означает ли некачественный монтаж обязательный выход за допустимые граничные значения для параметра AXT. Теоретически можно предположить, что такая вероятность существует. Практически, однако, этого не должно происходить, так как еще до определения AXT инструментальными средствами должно быть выявлено невыполнение очень строгих норм по NEXT и RL «расширенного» Класса Е. Устранив возможные ошибки монтажа, можно быть полностью уверенным в том, что и проблемы с межкабельными наводками исчезнут. Кроме того, как показали эксперименты с использованием опытных образцов измерительных адаптеров AXT для кабельного тестера DTX-1800 (см. Рисунок 5), по мере роста степени нерегулярности укладки кабелей в каналах ситуация с межкабельными переходными помехами только улучшается.

Кристиан Шиллаб — менеджер по продукту в компании Fluke Networks Europe. С ним можно связаться по адресу: jos@lanline.awi.de.

? AWi Verlag