В июле 2006 г. институт IEEE принял стандарт 802.3an на технологию 10 Gigabit Ethernet (10GbE), в рассчете на проводку из медных витых пар. Требования к поддерживаемому частотному диапазону были расширены до 500 МГц. Между тем характеристики кабельных систем Категории 6 специфицировались только до 250 МГц. Соответственно, это привело к необходимости разработки нового кабельного стандарта. Конечно, уже тогда существовали кабельные системы Категории 7 с рабочим диапазоном до 600 МГц. Однако они занимали всего 4% рынка, чего было явно недостаточно для успешного распространения нового протокола Ethernet.

В стандарте 802.3an определены минимальные требования к кабельному тракту (Channel), которые необходимо соблюдать, чтобы обеспечить функционирование технологии 10GbE. Однако, согласно спецификациям на Категорию 6, высококачественные экранированные кабельные системы Категории 6 способны стабильно работать на более высоких частотах. Таким образом, они соответствуют предъявляемым требованиям, и это было доказано, например, при тестировании системы Real10 компании R&M.

Однако в случае неэкранированных систем возникают серьезные проблемы, связанные с межкабельными переходными помехами (Alien Crosstalk). Из-за использования более высоких частот и сложных алгоритмов кодирования слабый сигнал, передаваемый по сети 10GbE, оказывается значительно чувствительнее к внешним помехам, чем сигналы менее скоростных протоколов. Это ведет к существенному сокращению длины трактов 10GbE, при построении которых использовалась неэкранированная элементная база Категории 6.

Различные организации по стандартизации занялись разработкой спецификаций на новый класс кабельных систем, где предполагалось использовать соединители RJ45, но с расширенным частотным диапазоном до 500 МГц. Организации EIA/TIA выпустили стандарт на Категорию 6A в феврале 2008 г., и примерно в это же время ISO/IEC одобрили требования к тракту Класса EА. К сожалению, требования, записанные в стандартах, неодинаковы. На Рисунке 1 показаны отличия в параметре Channel NEXT.

Требования EIA/TIA к тракту Категории 6A допускают более резкое падение характеристики NEXT, начиная с 330 МГц, тогда как требования ISO/IEC к тракту Класса EА предполагают равномерное снижение этого параметра во всем диапазоне рабочих частот, что гарантирует более высокую производительность кабельной системы при использовании разъема RJ45. На частоте 500 МГц характеристика NEXT тракта Класса ЕА на 1,8 дБ лучше, чем у тракта Категории 6A. В результате работа сети становится более надежной, уменьшается число ошибок, увеличивается срок службы кабельной инфраструктуры.

СТАНДАРТЫ НА КОМПОНЕНТЫ

Следующим шагом является определение требований к компонентам кабельного тракта. Организации EIA/TIA свели требования к тракту, постоянной линии и компонентам в единый стандарт на Категорию 6A (568B.2-10). ISO/IEC определили требования к тракту в Поправке 1 (Amendment 1) к стандарту ISO/IEC 11801, а рекомендуемые параметры постоянной линии и компонентов должны быть опубликованы в Поправке 2 (Amendment 2).

Стандарты на компоненты необходимы для обеспечения их совместимости, чтобы заказчик имел возможность использовать компоненты разных производителей и быть уверенным в гарантированных характеристиках тракта. Например, соответствие компонентов стандарту означает, что при использовании модуля Категории 6 компании X, кабеля Категории 6 компании Y и коммутационного шнура Категории 6 компании Z вы получите тракт Класса Е с необходимыми характеристиками.

Для подтверждения факта совместимости в 2003 г. были разработаны так называемые исключающие (de-embedded) тесты применительно к Категории 6. В них для выяснения характеристик вилки в соединении предполагалось использовать эталонное гнездо с известными характеристиками. При расчетах вклад гнезда вычитался, что позволяло получать параметры NEXT вилки. По этой методике были квалифицированы 12 вилок, характеристики которых попали в три категории (наихудшая, средняя, наилучшая). Затем эти вилки использовались для проверки других соединительных компонентов.

В случае с технологией 10GbE на рынке сначала появились кабельные системы, соответствовавшие требованиям к трактам. Что же касается отдельных компонентов, то для них нужны были тесты, подобные описанным выше. Такие исключающие тесты разработаны как для компонентов Категории 6A (EIA/TIA), так и Категории 6А (ISO).

В данном случае для квалификации одной тестовой вилки применяется метод прямого измерения (direct probing), а затем рассчитываются различия в характеристиках этой вилки и 12 других вилок. Тестирование соединительных компонентов проводится только с эталонной вилкой, а для других результаты просто вычисляются. Таким образом, процедура тестирования с использованием 12 вилок заменена одним более точным измерением, что экономит время и позволяет получить согласованные результаты.

Как и в случае с трактом, соединитель Категории 6А, согласно спецификации ISO, должен обеспечивать лучшие характеристики, чем соединитель Категории 6A по требованию EIA/TIA. Более резкое снижение параметра NEXT, начиная с частоты 250 МГц, означает, что на частоте 500 МГц модуль Категории 6А будет иметь NEXT по меньшей степени на 3 дБ лучше, чем модуль 6A (см. Рисунок 2).

КАТЕГОРИЯ 6A ≠ КАТЕГОРИЯ 6А

Различия в требованиях стандартов приводят к некоторой путанице. Поэтому при выборе решения следует быть максимально внимательным: требования к компонентам (см. Таблицу 1), необходимые для достижения уровня производительности тракта Категории 6A (EIA/TIA), менее строгие, чем к компонентам для тракта Класса EА (ISO).

Для того чтобы иметь тракт Класса EА, следует использовать компоненты, соответствующие спецификации на Категорию 6А. Тракт, составленный из компонентов Категории 6A (EIA/TIA), не гарантирует обеспечение производительности Класса EА.

Ситуацию усложняет то обстоятельство, что спецификации на Категорию 6А окончательно не ратифицированы. Документы Поправки 2 еще находятся в работе.

ПОЧЕМУ ISO/IEC ЗАТЯГИВАЕТ ПРОЦЕСС?

Почему же с утверждением спецификации на компоненты ISO/IEC справляется медленнее, чем EIA/TIA? Одна из причин заключается в особенностях структур этих институтов по стандартизации. В состав ISO/IEC входит множество организаций, отвечающих за спецификации на кабели, соединительные компоненты и системы в целом. Координировать их работу непросто. В случае же EIA/TIA все заинтересованные стороны работают в одной группе.

Другая причина – технические сложности. Совместная работа компонентов хорошо изучена на частотах до 250 МГц. В разрабатываемом стандарте верхняя частота удваивается, а методы моделирования для столь высоких частот не отработаны (см. Рисунок 3). В частности необходимо учитывать эффекты второго и третьего уровня, например, по межэлементному взаимодействию. Эти эффекты не столь критичны для соединительных компонентов Категории 7, где каждая пара отделена от остальных.

Как уже отмечалось, чтобы гарантировать характеристики тракта Класса EА, модуль Категории 6А должен иметь на частоте 500 МГц показатель NEXT на 3 дБ лучше, чем модуль Категории 6A. Это существенное различие. Для его достижения необходимо фактически с нуля разрабатывать модули, тогда как большинство компонентов Категории 6A представляют собой лишь усовершенствованные варианты имеющихся изделий. Для устранения негативных последствий межэлементного взаимодействия необходимы специальные компенсаторы. Конструкция должна предусматривать более тщательное разделение пар, а также более точный (и защищенный от ошибок) процесс подключения, гарантирующий стабильность характеристик.

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

На данный момент кабельные тракты Класса EА обеспечивают наибольшую производительность, в них используются широко распространенные соединители RJ45, к тому же они не только поддерживают систмы 10 Gigabit Ethernet, но также повышают надежность функционирования сетей и продлевают срок жизни кабельных инфраструктур. Поэтому компания R&M рекомендует инсталлировать тракты Класса EА во всех новых проектах.

Для обеспечения совместимости компонентов следует ориентироваться на соединительные элементы Категории 6А. Модули Категории 6A не гарантируют обеспечение производительности, которая определена для Класса EА. Хотя окончательное принятие стандарта на Категорию 6А затягивается, это как раз тот случай, когда стоит подождать, чтобы избавить от проблем своих партнеров и заказчиков.

Сергей Логинов — директор представительства, R&M.

Рисунок 1. Различия в требованиях к параметру Channel NEXT.

Рисунок 2. Различия характеристик NEXT в случае соединителей.

Рисунок 3. Влияние высоких частот — основная проблема компонентов Категории 6А.

Таблица 1. Новые стандарты на тракт и компоненты.